III Simpósio de Geoestatística Aplicada em Ciências Agrárias
08 a 10 de maio de 2013
Botucatu-SP
Distribuição Espacial e Temporal da Fusariose em Pimenta-do-Reino
Bruno Sérgio Oliveira e Silva1, Antonio Pereira Drumond Neto2, Thaisa Thomazini
Herzog3, Diego Capucho Cezana4 & Marcelo Barreto da Silva5
1
o
Eng Agrônomo, Mestrando em Agricultura Tropical CEUNES/UFES/Departamento de Ciências Agrárias
e Biológicas, Rodovia BR 101 Norte, Km. 60, Bairro Litorâneo, CEP 29932-540, São Mateus – ES,
[email protected]
2
o
Eng Agrônomo, Mestre em Agricultura Tropical CEUNES/UFES, [email protected]
3
Graduanda em Agronomia CEUNES/UFES, [email protected]
4
o
Eng Agrônomo, Mestrando em Agricultura Tropical CEUNES/UFES, [email protected]
5
Professor
Adjunto
CEUNES/UFES/Departamento
de
Ciências
Agrárias
e
Biológicas,
[email protected]
Resumo - A pimenta-do-reino é o condimento mais comercializado no mundo e uma cultura de importância
sócio econômico regional. A fusariose é uma doença causada pelo fungo Fusarium solani f. sp. piperis
(Nectria haematococca f. sp. piperis) e tornou-se o principal problema fitossanitário da pipericultura
nacional. Pouco se conhece da dinâmica de suas interações com o ambiente do solo, hospedeiro e
estabelecimento da doença. A geoestatística possui ferramentas que permitem conhecer e visualizar a
variabilidade espacial, além de correlacionar e associar o mesmo aos fenômenos em estudo, contribuindo
para o entendimento das interações patógeno-ambiente-hospedeiro. Sendo assim, o objetivo foi pesquisar e
aplicar métodos da geoestatística para compreender a distribuição espacial da fusariose em pimenta-doreino. O experimento foi conduzido no período de 2010 a 2011, na Região Norte do Estado do Espírito
Santo. A geoestatistica foi utilizada para constar a dependência espacial das variáveis em estudo, para isso
2
implantou-se uma malha amostral regular de 12.000m e a incidência da doença foi avaliada ao longo de
150 dias. Os mapas da distribuição da doença ao longo do tempo demostraram foco inicial nas bordas da
lavoura e os modelos teóricos ajustados dos variogramas, representaram os diferentes estágios da
epidemia de fusariose na lavoura de pimenta-do-reino.
Palavras-chave: geoestatística; Fusarium solani f. sp. piperis; Piper nigrum L.
Spatial and Temporal Distribution of fusarium wilt in Black Pepper Crop
Abstract - The Fusarium wilt is a disease caused by the fungus Fusarium solani f. sp. piperis (Nectria
haematococca f. sp. piperis) and became the main disease problem of national pepper crop. Few reports is
known about the dynamics of their interactions with the soil environment, host and disease establishment.
Geostatistics provides tools that allow understanding and visualizing the spatial variability, to correlate and to
associate it with the phenomena under study, contributing to the understanding of interactions between
pathogen-host-environment. Therefore, the present experiment was to investigate and to implement
geostatistics methods to understand the spatial distribution of fusarium wilt in black pepper. The experiment
was conducted from 2010 to 2011 in the North of Espirito Santo State. Geostatistics was used to include the
2
spatial dependence of the variables under study, for it was implemented a regular sampling grid (12.000m )
and the disease incidence was evaluated over 150 days, a total of seven evaluations. In the last evaluation
were carried out soil samples for chemical,, physical and textural analysis. The maps of disease distribution
over time demonstrated an initial focus on the edges of the crop and theoretical models of the adjusted
variogram represented the different stages of the epidemic of Fusarium in the black pepper crop.
Key words: geostatistics; Fusarium solani f. sp. piperis; Piper nigrum L.
Introdução
A análise espacial das doenças de plantas ao longo do tempo permite caracterizar o padrão de
distribuição da doença, o que facilita a compreensão do seu comportamento em estudo de campo
(CAMPBELL; MADDEN, 1990; LARKIN et al., 1995). O parâmetro do alcance (a) é descrito como o raio da
dependência espacial entre as amostras, onde se identifica o campo estruturado do campo aleatório.
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Estudos na área de fitopatologia, o alcance, teoricamente, estima o raio de ocupação ou a capacidade de
dispersão da doença (JOURNEL; HUIJBREGTS, 1978). Assim, é possível conhecer a distribuição do
inoculo inicial do patógeno, processos de dispersão, mecanismos de reprodução, interações de fatores
biológicos e ambientais no sistema solo – doença – planta – ambiente (MADDEN; HUGHES, 1995).
O comportamento espaço-temporal da fusariose em pimenta-do-reino é pouco conhecido, não sendo
encontrados relatos na literatura. Com o diagnóstico sobre a capacidade de dispersão da doença no campo,
é concebível o desenvolvimento de programas eficientes de controle da doença na cultura e para outros
patógenos com mecanismos semelhantes ao da fusariose no cultivo da pimenta-do-reino (REKAH et al.,
1999; IKEDA, 2010).
Neste contexto, objetivou-se no estudo caracterizar a variabilidade espacial e temporal da incidência de
fusariose em uma área cultivada com pimenta-do-reino utilizando técnicas geoestatística e krigagem
indicativa.
Material e Métodos
O experimento foi conduzido nos anos de 2010 e 2011 em uma propriedade no município de São
-1
Mateus, norte do Estado do Espírito Santo, Brasil. A lavoura selecionada foi de 1,2 ha com o cultivo da
pimenta-do-reino da variedade bragantina (suscetível ao fungo Fusarium solani f. sp. piperis ), com quatro
anos de implantação. A lavoura possuía 2080 plantas, espaçadas entre linhas de 3 metros e entre plantas
-1
de 2 metros, com uma irrigação localizada de vazão de 2,0 L h . A área experimental localiza-se nas
coordenadas: Latitude 18º45’18.50’’ Sul e Longitude 40º6’25.82’’ Oeste, com altitude média de 87 metros e
declividade de 11 % sentido Norte-Sul.
A intensidade da fusariose na lavoura foi quantificada em seis monitoramentos mensais, totalizando 150
dias. Como parâmetro da incidência da fusariose, atribuiu-se o valor 1 (um) para plantas sintomáticas e
plantas ausentes do sintomas, o valor 0 (zero). Para monitorar a incidência da doença na lavoura, foi
2
implantada uma grade amostral de 100 m x 120 m (12.000 m ), contendo 125 pontos amostrais (composto
de plantas aparentemente sadias) com a distância mínima entre pontos de 5 m. Foi realizado o
georreferenciamento de cada ponto amostral utilizando um par de receptores GPS TechGeo® modelo GTR
G2 geodésico. De acordo com a Rede Brasileira de Monitoramento Continuo – RBMC do Instituto Brasileiro
de Geografia e Estatística – IBGE, a precisão das coordenadas foi de 10,0 mm + 1,0 ppm em Universal
Transverso de Mercator – UTM, com Datum WGS – 84, localizado nas coordenadas L=407157 m a
L=407315 m e N=7905858 m a N=7906016 m.
O padrão de dependência espacial da intensidade da fusariose foi analisado pelo estudo do variograma.
As avaliações de campo foram consideradas uma função aleatória Z (x) onde (x) indica a posição espacial
(equação 1).
∑
( )
( )
〖[ ( 〗
)
( )]
(1)
( )
em que: γ(h) é a semivariância estimada, N(h) é o número de pares de dados observados z(xi), z(xi+h),
onde essa função teórica ajusta-se aos valores experimentais para representar as relações espaciais entre
os dados.
Neste trabalho basicamente utilizou-se três modelos teóricos que se ajustam aos variogramas
experimentais (Equações 2, 3 e 4):
Gaussiano =
( )
Exponencial =
Esférico =
( )
( )
[
[
[
[ ( )
( ) ]
[
]
( )]
]
( ) ]
(2)
(3)
(4)
Para validar os modelos teóricos ajustados aos variogramas experimentais, foi utilizado o metodo da
validação cruzada que consiste na avliação do coeficiente de correlação entre os valores observados e
estimados, onde o erro padrão de estimação avalia quantitativamente o ajuste do variograma e os erros
decorrentes.
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No trabalho realizado utilizou-se a krigagem indicativa, que consiste basicamente na aplicação da
krigagem ordinária, com a transformação da variável resultante pela aplicação da função não linear f(x)=1
(um) ou 0 (zero) .
Os cálculos para verificar a existência de dependência espacial das variáveis, foram processados no
programa Gamma Design Software GS+ 7.0 (ROBERTSON, 2000) e a confecção gráfica visual dos mapas
foram geradas no programa Surfer 8.0.
Resultados e Discussão
Na analise da probabilidade de ocorrência da fusariose na pimenta-do-reino nos dias 30 e 60 de
2
avaliação ajustou-se o modelo gaussiano com R de 0,99 e coeficiente de regressão da validação cruzada
de 0,50 e 0,51, respectivamente (Tabela 1). A doença apresentou um padrão de distribuição agregado (IDE
99 %) com um raio de ocupação da doença (alcance) de 11 metros (Figura 1B e C). Aos 90 dias (após a
2
colheita), o ajuste do modelo alterou para exponencial com R de 0.99 e coeficiente de regressão da
validação cruzada de 0,47 (Tabela 1). O padrão de distribuição continuou agregado (IDE 91%) com um
aumento do raio de ocupação da doença para 16 metros (Figura 1D).
Tabela 1. Parâmetros dos modelos teóricos ajustados aos variogramas experimentais, modeladas por
aproximação ponderada dos quadrados mínimos, para fusariose em plantas de pimenta-doreino, e os resultados de validação cruzada por krigagem indicativa
Período de Avaliação
Meses / Anos
Parâmetros
Out/10
Nov/10
Dez/10
Jan/11
Fev/11
Mar/11
Dias depois da primeira avaliação
Modelo
0
30
60
90
120
150
-
Gau.
Gau.
Exp.
Sph.
Sph.
8.02
e -06
7.78
e -04
9.85
e -03
-
2
-
0.99
0.99
0.99
0.90
0.96
-
0.51
0.50
0.50
0.74
0.85
Rc - Cv
7.75
e -06
RSS
R
7.46
e -06
Gau. - Gaussiano, Exp - Exponencial; Sph. - Esférico; Rss – Soma dos Quadrados do Resíduo, R ² Coeficiente de Determinação; Rc – Cv - Coeficiente da Regressão da Validação Cruzada.
Aos 120 e 150 dias, alterou-se novamente o modelo ajustado, desta vez do modelo exponencial para o
2
esférico, com R de 0,90 e 0,94 e coeficiente de regressão da validação cruzada de 0,74 e 0,77
respectivamente (Tabela 1). Nesta fase da epidemia o padrão de distribuição apresentou moderada
agregação (IDE 36 e 44% respectivamente) e o raio de ocupação da doença além de ter aumentado,
incrementou-se gradativamente de 80 para 91 metros respectivamente (Figura 1E e F).
Os dados foram interpolados utilizando a técnica da krigagem, com isso confeccionaram-se mapas dos
períodos de avaliações para localizar e estimar o comportamento da doença na lavoura. No 30º e 60º dia
(início da epidemia), a doença surgiu nas bordas da lavoura com um foco intenso ao sul do mapa. Esta
região faz divisa com uma lavoura de pimenta-do-reino mais velha, com distância de cinco metros entre
lavouras (Figuras 2A e B).
Aos 90 dias (Figura 2C), após a colheita, evidencia-se um aumento da ocupação da doença e
surgimento de focos no interior da lavoura. Nesta fase da epidemia caracterizou-se um período de transição
do comportamento da doença, onde o modelo exponencial denota representar um período de expansão da
doença com o surgimento de pequenos novos focos na área (Figura 2C).
Além do aumento do tamanho dos primeiros focos, são observados pequenos focos de doenças no
interior da lavoura caracterizando disseminação interna da doença (Figura 3D). Aos 120 e 150 dias, alguns
focos se unem e nesta fase da epidemia, observa-se que o avanço da doença prevaleceu na região sul do
mapa (Figuras 3D e E). Pesquisadores relatam que variogramas ajustados com modelo esférico descreve
melhor os comportamentos dos atributos de plantas e solos, por apresentar a definição clara do patamar e
do alcance (TRANGMAR et al., 1987; PAZ et al., 1996; SALVIANO, 1998; LAMPARELLI et al., 2001).
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Figura 1. Variogramas ajustados para caracterizar a variação espacial da fusariose em uma lavoura de
pimenta-do-reino: Modelo (C0; C0+C; a; IDE); (A) 0 dias (outubro/10), (B) 30 dias (novembro/10),
(C) 60 dias (dezembro/10), (D) 90 dias (janeiro/11), (E) 120 dias (fevereiro/11) e (F) 150 dias
(março/11).
Figura 2. Mapas de krigagem com a probabilidade de ocorrência da fusariose em cultivo de pimenta-doreino em 2010: A) Outubro (0 dia); B) Novembro (30 dias) e C) de Dezembro (60 dias). A escala
varia de zero (plantas assintomáticas) para nove (plantas sintomáticas).
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Figura 3. Mapas de krigagem com a probabilidade de ocorrência da fusariose na cultura da pimenta-doreino em 2011: D) Janeiro (90 dias); E) Fevereiro (120 dias) e F) Março (150 dias). A escala varia
de zero (plantas assintomáticas) até nove (plantas sintomáticas).
Conclusão
A doença foi introduzida na lavoura com a ocorrência de um aumento gradual nas dimensões dos focos
de fusariose
Os modelos teóricos ajustados dos variogramas experimentais representaram os diferentes estágios da
epidemia de fusariose na lavoura de pimenta-do-reino;
A abordagem da análise geoestatística, permitiu estudar o comportamento da variação espacial e
temporal da incidência de fusariose na lavoura de pimenta-do-reino;
Agradecimentos
À CAPES, FAPES e CEUNES/ UFES.
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