31
EFEITO DA TEMPERATURA DO AR E UMIDADE DO SOLO NAS TAXAS DE RES
PIRAÇÃO DE SOJA.
Jos~
M. N. Da Costa I
Norman J. Rosenberg 2
Shashi S. Verma
3
RESUMO
As taxas de respiraçao da cultura de soja foram correlaciona~
com temperatura do ar e teor de umidade do solo. A relaç~o entre a taxa total de respiraç~o da cultura (solo + rafzes + par
tes a~reas), corrigida para 20°C, e potencial de ~gua no solo~
mudou abruptamente abaixo de - 1,2 MPa; acima de - 1,2
MPa a
taxa tota I de resp i raç~o da cu I tura aparentemente n~o fo i
i nfluenciada pelo potencial de ~gua no solo. Uma equaç~o relacio
nando a taxa total de respiraç~o da soja com temperatura do a~
e teor de umidade no solo (em base volum~trica) indicou que 70
a 94% da variaç~o na taxa total de respiraç~o de soja foi atri
r"
,..,
bUlda a variaçao na temperatura do ar e teor de umidade do solo.
I.
INTRODUÇÃO
V~rios estudos estabeleceram descrições quantitativas da depen
d~ncia da respiraç~o do solo na temperatura e/ou umidade do s;
lo baseado em medições de fluxos de CO em solos sob floresta~
2
(e. g. Reiners (1968), Kucera & Kirkham (1971), Froment (19721
Anderson (1973); Edwards (1975); Perterson &. Si II ings (1975);
Wildung et ai.
(1975) e Chapman (1979). Nenhuma tentativa foi
feita para estimar os efeitos combinados de temperatura do ar
e teor de umidade do solo na taxa total de respiraç~o da cultu
ra.
I. Universidade Federal de Viçosa - UFV Departamento de
nhar ia Agr f co I
Eng~
2. University of Nebraska - Center for Agriculture meteorology
and cl imatolog y .
3. University of Nebraska - Center for Agriculture meteorology
and cl imatology.
J2
Da Costa et ai. (1985) caracterizou o efeito da temperatura do
ar na taxa de respiraç~o total da cultura de soja. Entretanto,
durante o perfodo de observaç~es, foi observado uma
consider~
vel variaç~o na magnitude da taxa de respiraç~o, que n~o p~d;
ser expl icada, apenas, por variaç~es na temperatura do ar.
O objetivo deste estudo consiste em estabelecer uma relaç~o en
tre taxas de respiraç~o total da cultura de soja,
temperatura
do ar e teor de umidade do solo. Tais relaç~es poder~o ser
~­
I iberada pelas cultuteis na estimativa da quantid~de de CO
2
ras agrrcolas durante a estaçao de crescimento.
2. METODOLOGIA
Este estudo foi conduzido em Mead, Nebraska (41 0 09'N; %030'W;
354 m acima do nfvel m~dio do mar) no campo experimental doCm
tro de Meteorologia e CI imatologia Agrrcola da Universidade de
Nebraska (USA), durante as estaç~es de crescimento de
1979 e
1980.
O campo experimental tem uma ~rea de 2,21
105 m E-W.
Uma s~rie de mediç~es foi
e 16 de setembro.
ha;
210 m N-S
por
real izada em 1979, entre 6 de agosto
Uma segunda s~rie de experimentos foi
de julho e 4 de setembro.
feita em 1980,
entre 21
As taxas de respiraç~o total da cultura (solo + rafzes + partes a~reas) foram medidas com um sistema de c~maras de fluxo a
berto desenvolvido por Mogensen & Rosenberg (1972) e aperfeiçoado por Da Costa (1983).
Ar ambiente foi bombeado de uma altura de 2 m para as camaras.
As taxas de respiraç~o total da cultura foram medidas em duas
c~maras (0,91 x 0,51 m e 1,22 m de altura).
circulaç~o de ar,
amostragem de ar e an~1 ise do sistema, foram descritos detalha
damente por Da Costa (1983).
Tr~s termopares de cobre-constantan foram instalados em
cada
c~mara para medir temperatura do ar a
uma altura de 0,5 m,
e
temperatura do solo ~s profundidades de 0,03 e 0,10 m.
Uma amostra de solo foi tirada de cada c~mara a p 6s cada experi
mento noturno, para determinaç~o de umidade. As amostras de s;
lo foram tiradas ~ profundidades de 0,15 e 0,30 m e secadas e;
um forno a 105°C por 24 h.
33
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO
A variaç~o da temperatura do ar e do teor de umidade do
solo
durante as noites de mediç;es das taxas de respiraç;o, em 1979
e 1980, s~o mostrados na Figura I. A maior taxa hor~ria de res
plraç;o em 1979, ocorreu em 31 de agosto, quando o teor de umi
da de do solo atingiu o valor m~ximo (24,5%) durante o
perfod~
de observaç;es. A temperatura m~dia do ar para essa noite foi
21, 4°C. A taxa de respiraç;o menor, esteve associada com pequenos valores de ambas, temperatura do ar e teor de
umidade
do solo. O menor alor da taxa de respiraç;o foi medido
em 23
de agosto a uma temperatura m~dia do ar noturna de 12,3°C
e
teor de umidade do solo de 15,3%.Durante 1980, a taxa de
respiraç;o mais alta ocorreu em 13 de agosto a uma temperatura m~
Q
dia do ar de 21 ,6 C e teor de umidade do solo de 31,4%. Amai;
baixa taxa de respiraç;o ocorreu em 21 de julho quando a tempe
ratura m~dia do ar e o teor de umidade do solo foram de IS,6°C
e 16,6%, respectivamente. Observou-se que a ocorr~ncia
simult~nea de baixa temperatura do ar e baixo teor de umidade do so
lo, conduziram a baixas ta as de resptraç;o total da
cultura~
O efeito da temperatura m~dia do ar na taxa total de
resplraç;o da cultura vafiou com a umidade do solo, conforme
est~ I lustrado na Figura 2. A relaç~o entre taxa de respiraç;o e te~
peratura do ar mostrou ser diferente, acima e abaixo de um cer
to valor de teor de umidade do solo. Duas relaç;es I ineares f~
ram obtidas entre a taxa total de respiraç;o e temperatura
d~
ar - uma quando o teor de umidade do solo variou de 19,3
a
33,3% e outra par~ o teor de umidade no solo no intervalo
de
~
~
%
14,2 a 20,2~.
A mudança entre as duas relaçoes
ocorre a
19,30
(-1,4 MPa potencial de ~gua no solo) e 20,2% (-1,2 MPa
potencial de ~gua no solo). O mesmo efeito foi observado na
Figura
3, onde o potencial de ~gua no solo, no intervalo de -0,03
a
-1,5 MPa, foi rei cionado com a taxa de respiraç;o
total da
cultura (corrigid para 20~C). A taxa de respiraç;o, aparentemente n;o foi influenciada para potencial de ~gua no solo maior ou igual a -1 1 2 MPa. Entretanto, para valores menores
do
que - 1,2 MPa, resultou em um decr~scimo
abrupto na taxa
de
respiraç;o total da cultura de soja.
Mi 1 ler & Johnson (1964) e Sommers et ai. (1981) observaram
um
decr~scimo na taxa de respiraç;o do solo, relacionado com dimi
nuiç;o do teor de umidade do solo. Richards & Wadleigh
(1952)
tamb~m constataram o efeito das variaç;es do teor de
umidade
do solo na respiraç;o e tamb~m na fotossfntese.V~rios estudos
indicaram que a taxa de fotossfntese diminui com a reduç;o
do
potencial de ~gua no solo. Evid~ncias apresentadas na
I iteratura, referente ~ respiraç;o, s~o confl itantes. Coleman et ai.
(1928) e Appleman e Brown (1946) observaram que a taxa de respiraç;o de sementes aumentou consideravelmente com o
aumento
no teor de umidade. Schneider & Chi Iders (1941)
encontraram
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- 2').2% (1979) r = 0.84
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tUI',l (Corrigida pdra 20 C)
Ef(' i to do Potencial
37
que a taxa de respiraçao de f;lhas de maCieira, cultivadas em
solo submetido a uma diminuiç~o no teor de umidade, aumentou~
62% antes que o murchamento das ~rvores fosse evidente. O efei
to do d~f i C i t h f dr i co na futnssfntese de
fo lhas, fo i estudado po;
(Schneider & ehi Iders, 1941; Gaastra, 1959; Brix, 1962; Boyer,
1970). A conclus~o geral foi que a fotossfntese diminuiu com o
aumento de d~ficit hfdrico em consequ~ncia do aumento da resis
t~ncia estom~tica. Brix (1962) verificou que o aumento no d~fT
Clt hfdrico, redu~iu as taxas fotossint~ticas de loblol Iy pin~
e tomate, antes d reduz i r a taxa de resp i raç~o. Fo i I evanta da
a hip~te~e de que a redu2~0 nas taxas de fotossfntes~, resultou
na reduçao da concentraçao de substratos de respiraçao, causan
do o decr~scimo na taxa de respiraç~o. Brown & Thomas
(1980}
observaram que as taxas de resp i raç~o de f; I has de a Igod~o, fe I
j~o e sorgo submetidas a d~ficit hfdrico, foram sjgnif,cant~
te menores do que aquelas que n~o foram submetidas a
d~ficit
hfdrico. Eles tamb~m afirmaram que a reduç~o das taxas de res
piraç~o poderia estar associado a mudanças no mecanismo respT
rat6rio, ou na quantidade de substrato respir~vel
residual:
Relaç~es entre taxa"de respiraç~o total da cultura, temperatura do ar e teor de umidade do solo, foram formuladas por an~­
I ise de regress~o. As equaç~es obtidas para 1979 e 1980 e para
os dados combinados de ambos os anos foram:
ev
1979:
I n R= 3, 86 + 0,07
+ 0,34 In T
2
(r = 0,70, n = 12, PL...O.OI)
1980:
I n R = 2, I I
(r
2
(r
2
ev
+ I , 17 In T
= 0,94, n = I I , PL 0,01)
1980:
1979 e
+ 0,03
In R
0,71
3,76 + 0,03
elo'
+ 0,63 In T
n = 23, PL 0,01)
,
onde: R e a taxa de resplraçao total da
cultura
-2 h-I)
(mg e0 m
2
e o teor de umidade do solo em base volum~trica
ell
~ a temperatura m~dia hor~ria do ar (durante o
do de real izaç~o do experimento)
COe).
T
(%)
r
per 10-
As taxas de respiraç~o total da cultura, observadas e
estimadas s~o mostradas nas figuras 4-7. Obteve-se boa
concord~ncia
entre valores observados e valores estimados de taxas de respi
raç~o total da cultura, especialmente quando a an~1 ise de re~
gress~o foi real i~ada usando dados para cada ano, separadamente.
As regress~es indicaram que 70 a 94% da varJaçao nas taxas
de
co
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Cultura em 1979, Comparada com Valores EstimaJos.
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SETE11BRO
7. Variaç~o Sazonal de Taxa de Respiraç~o total
Cultura em 1980, Comparada com Valorps
dos, Baseado em Dados de 1979 c 1980.
10
da
EstimLl-
4,2-
respiraçao total da cultura foi explicado pela varlaçao na te~
peratura do ar e teor de umidade do solo. Entretanto, diferenças entre as duas equaç;es indicaram que os efeitos de temper~
tura do ar e teor de umidade do solo foram
consideravelmente
diferentes em 1979 e 1980. Discrep~nci~entre as duas
equaç;es s~o devido parcialmente a varlaç;es no regime de
umidade
do solo nas estaç;es de crescimento de ambos anos. O potencial
m~d í o de ~gua no so I o dura nte o per f odo de med i ç;es em 1979 fo I
- 1,5 PMa enquanto em 1980 foi - u,5 MPa. Foi mostrado anteriormente, que a relaç~o entre taxas de respirag~o e
potencial
de ~gua no solo, varia drasticamente abaixo e acima de
- 1,2
MPa. Uma outra possfvel causa da diferença entre as
equa~;es,
foi a variaç~o em biomassa durante os perfodo de observaçoes.
4. CONCLUSÃO
Estimativas satisfat~r,as de taxas de resplraçao total da cultura de soja foram obtidas, baseado em temperatura do ar e teor de umidade do solo. Usando-se an~llse de regress~o, relacio
nou-se taxa de resplraç~o total da cultura, temperatura do
a;
e teor de umidade do solo, em base volum~trica. Obteve-se
que
70 a 94% da varlaç~o na taxa de resplraç~o total da cultura fui
atribulda a varlaçao na temperat~rd do ar e teor de umidade do
solo.
Mediçoes de taxas de resplraç~o total da cultJra
apresentados
na I iteratura tendem a negl igenciar 0 efeito do teor de umidade do solo na varlaç~o da taxa de resplraç~o.
Edwards (1975) e Relners (1968) baseados em observaç;es de reS
piraç~o do solo sob florestas, concluíram que temperatura e u~
midade do solo s~o os principais reguladores abi~tícos das taxas de respiraçao.
5.
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