Water balance and root growth of sugar cane under contrasted water availability compared with the MOSICAS model.

Com o objetivo de calibrar e avaliar o balanço hídrico do modelo de crescimento da cana-de-açúcar MOSICAS em condições brasileiras e estudar o efeito do estresse hídrico no desenvolvimento radicular foi instalado um experimento no campo Experimental do Centro de Tecnologia Canavieira. A umidade do solo e o crescimento radicular da variedade RB 72 454 foram estudados em sequeiro e sob irrigação garantindo condição ótima de fornecimento hídrico. Utilizaram-se como indicadores de crescimento das raízes vivas a sua massa de matéria seca, o seu comprimento e a sua profundidade máxima até um metro no solo, aos 34, 49, 125, 179, 241 e 322 dias após o plantio (DAP) e a profundidade máxima absoluta por ocasião da colheita. A cultura em sequeiro mostrou um sistema mais desenvolvido que a cultura irrigada nas camadas profundas (40-100 cm) a partir de 125 DAP. As plantas irrigadas apresentaram massa e comprimento radiculares significativamente superiores (P < 0,05) ás plantas em sequeiro nas camadas superficiais aos 241 DAP, durante o período de seca. As plantas não irrigadas responderam às reduções da umidade no solo com a degenerescência radicular nas camadas secas e a emissão de novas raízes nas camadas mais úmidas. A profundidade máxima das raízes foi significativamente superior na cultura em sequeiro, comparada com a cultura irrigada, aos 125 e 332 DAP, que nessa última data atingiu 4,70 e 4,25 m na área em sequeiro e irrigada, respectivamente. A distribuição observada a partir de perfis verticais foi mais homogênea na área em sequeiro, apresentando uma melhor exploração do solo. Aproximadamente 50% dos impactos radiculares totais foram encontrados abaixo de 1 m de profundidade nos dois tratamentos, caracterizando um sistema radicular profundo da variedade RB 72 454. O número total de impactos maior na área em sequeiro, comparada com a área irrigada, sugeriu uma massa radicular maior naquela situação. Estes resultados mostraram a importância de estudar o sistema radicular e as propriedades do solo nas camadas profundas para entender melhor a ecofisiologia desta cultura. O estresse hídrico moderado, observado na condição de sequeiro durante o período estudado, não permitiu mostrar uma grande influência da irrigação na produção de cana-de-açúcar. A disponibilidade hídrica do solo afetou o crescimento radicular da cana-de-açúcar, que foi maior, em termos de profundidade máxima e de massa de raízes, na cultura em sequeiro. O cálculo do balanço hídrico ao longo do ciclo da cultura com o modelo MOSICAS mostrou uma boa correlação entre os valores simulados e observados de umidade média do solo até um metro de profundidadeIn order to calibrate and evaluate under local conditions the water balance of the sugar cane growth model MOSICAS and to assess the effects of water stress on root growth a study was carried out at the Center of Sugar Cane Technology in Brazil. Soil moisture and root growth of the RB 72 454 variety were studied under rain fed and irrigation to assure optimal water supply. Root living dry matter, length and maximum depth were measured 34, 49, 125, 179, 241 and 322 days after planting (DAP), down to a depth of 1 m and at absolute maximum depth at harvesting. Rain fed crop presented a better root system development in the deep layers (40-100 cm) than the irrigated crop, from 125 DAP on. Densities of root length and root dry matter in the upper layers were significantly higher (P < 0,05) in the irrigated crop 241 DAP, during the dry period. The rain fed crop responded to variations in soil moisture by an increase in root death within dry layers and root growth in layers with higher water contents. The maximum root depth was significantly higher in the crop submitted to water stress, compared to the irrigated one, 125 and 332 DAP, reaching at this last date the depths of 4,25 m and 4,70 in the irrigated and rain fed areas, respectively. The distribution of root densities observed in vertical soil profiles was more homogenous in the rain fed area, showing a better exploration of the soil. About 50% of the number of root impacts counted down to the depth of 5 m were found beyond the depth of 1 m in the two treatments, showing the ability of the RB 72 454 variety to explore deep soil layers. The higher number of root impacts in the rain fed, compared to the irrigated one, suggested a higher biomass of roots. These results show the importance of studying the root system and soil properties in deep layers to gain insight into the ecophysiology of this crop. The moderate water stress observed throughout the study did not permit to show a clear influence of irrigation on crop yield. Soil water availability affected root growth of sugar cane, which was enhanced in terms of maximum depth and root mass under rain fed conditions. Changes in soil water content simulated by the MOSICAS model fitted well with observations down to 1 m dee

Effects of potassic fertilization on drought adaptation in Eucalyptus grandis plantations

Com a continuação do aquecimento global, prevê-se o aumento dos períodos de seca, um dos mais importantes fatores abióticos a afetar o crescimento dos eucaliptos no Brasil. Nessa direção, as práticas silviculturais poderiam adaptar-se para favorecer os mecanismos de adaptação das árvores à seca. Assim, na Estação Experimental de Itatinga, foram avaliados os efeitos da adubação potássica sobre os aspectos produtivos e fisiológicos de um povoamento de Eucalyptus grandis, em primeira rotação, submetido à exclusão parcial de chuva durante trinta meses após o plantio. O dispositivo experimental foi um split plot, com três blocos completos e quatro tratamentos: dois regimes hídricos (100% e 63% das chuvas, com exclusão parcial artificial) e duas doses de K (0 e 4,5 kmol ha-1). A meta foi avaliar a influência da nutrição potássica sobre as características e a atividade fotossintética das folhas. A transpiração foi medida por sensores de fluxo de seiva para estimar a eficiência de transpiração do povoamento. O potencial foliar e as trocas gasosas foliares foram monitorados, enquanto os valores de \'delta\'13C do floema foram medidos, para avaliar o estado hídrico e o funcionamento estomático das árvores, em função da disponibilidade de K e de água. Os resultados mostraram que a adição de K atuou sobre vários mecanismos responsáveis pelo aumento do crescimento e da produção de madeira: aumento da área foliar total e individual, da duração de vida foliar, do tamanho e da turgescência celular foliar, da espessura foliar e dos espaços intercelulares no mesófilo foliar, da capacidade fotossintética, da condutância dos estômatos e do mesófilo, da exportação dos fotoassimilados, produzidos nas folhas-fontes, do fluxo de seiva, da eficiência de transpiração na produção de madeira, pelo aumento da repartição de biomassa nesse compartimento. Folhas com sintomas de deficiência de K mostraram concentrações de nutrientes, espaços intercelulares e atividade fotossintética inferiores, e concentrações de açúcares solúveis superiores, na comparação com o tratamento com K, sugerindo uma ligação entre nutrição, anatomia e fisiologia foliar. Durante o déficit hídrico, o E. grandis mostrou um comportamento isohidrodinâmico, associado ao fechamento estomático, ao ajustamento foliar osmótico, à diminuição na elasticidade das paredes celulares, ao aumento na eficiência de uso da água nas folhas, à diminuição da área foliar total e à rápida absorção da água nas camadas profundas do solo. A partir de aproximadamente 22 meses após o plantio, o estado hídrico das árvores diminuiu: (1) nas parcelas com exclusão parcial de chuva, em relação às parcelas sem exclusão parcial de chuva, e (2) nas parcelas com adição de K, em relação às parcelas sem essa adição. Embora a adição de K melhore as relações hídricas nas folhas, o controle dos movimentos estomáticos e as trocas gasosas foliares, ela agravou o estado hídrico das árvores durante períodos de seca intensa, devido ao maior crescimento e à demanda hídrica. Assim, os efeitos benéficos da adição de K sobre a adaptação à seca das árvores poderiam não contrabalançar o aumento do déficit hídrico durante períodos mais intensos de seca. Em relação às previsões futuras de seca, as empresas florestais, provavelmente, terão de adaptar a fertilização para minimizar a demanda de água e os riscos de mortalidadeGlobal warming is predicted to exacerbate drought, one of the most important abiotic stress factors affecting eucalypts growth in Brazil. Silvilcultural practices might be adapted to enhance drought adaptation mechanisms of trees. This study examined the effects of K addition on productive and physiological aspects of Eucalyptus grandis stands in first rotation submitted to partial through fall exclusion over thirty months after planting. A large-scale through fall exclusion experiment using a split plot design was conducted with three blocks and four treatments: two water regimes (100% and 63% of through fall with partial artificial exclusion) and two K doses (0 and 4.5 kmol ha-1). The influence of K nutrition on characteristics and photosynthetic activity of leaves was assessed Tree transpiration was measured from sap flow probes to estimate water use efficiency. Foliar water potential and gas exchange were monitored, and phloem \'delta\'13C was measured in order to evaluate tree water status and stomatal regulation depending on K and water availabilities. The results showed that K supply influence various mechanisms responsible for tree growth enhancement: increase in total and individual leaf area, leaf lifespan, cell turgor and cell size due to an increase in turgor, leaf thickness and intercellular spaces, photosynthetic capacity, stomata and mesophyll conductances, photoassimilate export from source leaves and transpiration efficiency for wood production through increase of biomass partitioning to this compartment. Leave with K-deficiency symptoms exhibited lower nutrient concentrations and photosynthetic activity, reduced intercellular spaces, and higher soluble sugar contents compared to healthy leaves, which suggested a strong link between nutrition, leaf anatomy and physiology. The adaptive mechanisms of E. grandis trees to cope with water restriction were an isohydrodynamic behavior associated with stomatal closure, osmotic adjustment, a decrease in wall cell elasticity, an increase in foliar water use efficiency, a decrease in total leaf area and a fast water uptake in very deep soil layers. From approximately 22 months after planting onwards, tree water status was lower: (1) in droughted plots compared to the rain-fed plots and, (2) in K-fertilized plots, compared to the K-unfertilized trees. Although K addition enhanced tree water relations, stomatal control and leaf gas exchange, it exacerbated tree water deficit during severe drought as a result of high water demand throughout tree development. Therefore, the beneficial effects of K supply on tree acclimation to drought may not counterbalance the increase in water deficit during severe water restriction periods compared to the K-unfertilized trees. Regarding future drought previsions, forest managers might have to adapt their fertilization regimes to minimize water demand and risks of mortalit