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Ecophysiological acclimation of coffee (Coffea arabica and C. canephora) plants to cope with temporal fluctuations of light supply
(Universidade Federal de Viçosa, 2012-07-21) Rodríguez-López, Nelson Facundo; Damatta, Fábio Murilo; Barros, Raimundo Santos; Ventrella, Marília Contin
It is generally assumed that the daily quantum input is what drives plant growth and productivity. However, as little is known about how temporal diurnal variations of light availability influence biomass accumulation and physiological performance, this study examined the morphological, physiological and biochemical traits of coffee plants in two independent experiments. In the first experiment, Arabica coffee (C. arabica) plants were grown in pots and subjected to seven light treatments as follows: plants grown entirely under 100%, 40% or 10% sunlight (S-100, S-40 and S-10, respectively); plants grown at either 40% or 10% sunlight throughout the morning (until midday) and then submitted to full sunlight until sunset (S-40/100 and S-10/100, respectively); and plants grown under full sunlight from sunrise to midday and then submitted to either 40% or 10% sunlight throughout the afternoon (S-100/40 and S-100/10, respectively). The S- 100 plants accumulated more biomass compared to plants grown under other treatments and showed minimal changes in biomass allocation. An increased biomass was associated with faster leaf area formation and increasing irradiance that was independent of the photosynthetic rates per unit leaf area and consequent changes in carbohydrate availability. In contrast, the lower biomass in S-10/100 and in S-10 individuals was likely a consequence of carbon limitations as well as decreased leaf areas. Changes in the photosynthetic rates between treatments were apparently unrelated to carbohydrate accumulation or photoinhibition. Overall, only minor physiological alterations in traits were observed at the leaf level; significant changes were only apparent in S-10 individuals with the other treatments. In summary, the growth and physiological performance of coffee plants depends on the total amount of photosynthetic active radiation (PAR) received by the plant per day and temporal order of diurnal variations in the PAR supply. That is, plants that received high light in the morning grew faster than those receiving high light in the afternoon. In the second experiment, a trial was designed with two Robusta coffee (Coffea canephora) clones that were intercropped with shelter trees in a way that allowed us to compare coffee bushes that were shaded in the morning (SM) with those shaded in the afternoon (SA), and we compared both treatments with bushes that received full sunlight over the course of the day (FS). The SM bushes displayed better gas exchange performance than their SA and FS counterparts, which means that the capacity for CO2 fixation was mainly constrained by stomatal (SA bushes) and biochemical (FS bushes) factors. The physiological traits associated with light capture were more responsive to temporal light changes rather than the amount of light received, although this behavior could be a clone-specific response. The activity of key antioxidant enzymes differed minimally when compared between the SM and SA clones but was much greater in the FS clones. No signs of photoinhibition or cell damage were observed regardless of the light treatment. Acclimation to varying light supplies had no apparent additional energy cost for constructing and maintaining the leaves regardless of the light supply. The SM and SA individuals displayed higher returns in terms of revenue streams (e.g., higher mass- based light-saturated photosynthetic rates, photosynthetic nitrogen use efficiencies and long-term water use efficiencies) than their FS counterparts. In summary, shading may improve the physiological performance of coffee bushes that are grown in harsh, tropical environments; however, it is important to select coffee genotypes with adequate phenotypic plasticity to cope with a reduced light supply, as was noted in clone 03.
Efeito de desfrutificações seqüenciadas sobre o crescimento e a produção do cafeeiro arábico
(Universidade Federal de Viçosa, 2002) Castro, Alberto Moura de; Barros, Raimundo Santos; Universidade Federal de Viçosa
Os efeitos da desfrutificação seqüenciada de Coffea arabica cv Catuaí sobre o crescimento e a produção das plantas, foram estudados em condições de campo, de outubro de 1999 a setembro de 2001, em Viçosa, MG. A fase de crescimento ativo das plantas ocorreu entre setembro e março, período em que as temperaturas eram elevadas e as chuvas abundantes. As taxas de crescimento das plantas reduziram-se gradativamente a partir de abril, atingindo valores mínimos entre julho e agosto, quando as temperaturas mostravam-se mais baixas e as chuvas escassas. O crescimento vegetativo mostrou-se correlacionado com os fatores ambientes correntes. A periodicidade do crescimento não foi alterada pela remoção das estruturas reprodutivas, mas as taxas de crescimento foram superiores nas plantas desfrutificadas. Frutos em diferentes estádios de crescimento afetaram diferentemente o crescimento vegetativo do cafeeiro. Nas fases de expansão rápida do fruto e de acúmulo de matéria seca nas sementes, os frutos restringiram a expansão de ramos, o número de nós e o ganho de área foliar. A remoção das estruturas reprodutivas das plantas promoveu aumento no número de brotações de ordem superior. Plantas desfrutificadas no estádio inicial de crescimento dos frutos produziram maior número de estruturas florais no ciclo posterior ao tratamento. Quando efetuada próxima à maturação dos frutos, a desfrutificação levou a um menor número de estruturas florais, semelhantemente ao exibido pelas plantas não-desfrutificadas. No ciclo seguinte, não mais se observou efeito das desfrutificações sobre a intensidade da floração. As desfrutificações seqüenciadas até o final da fase de expansão rápida dos frutos (ciclo 1999/2000) resultaram em aumentos na primeira produção subseqüente de frutos. O número de frutos produzidos nas plantas tratadas logo após a floração principal resultou numa produção 40% maior que a das plantas não-desfrutificadas. Não foi encontrada diferença entre o número de frutos produzidos nas plantas cujos frutos foram removidos no estádio de chumbinho e nas plantas desfrutificadas na fase inicial de formação do endosperma. A produção de plantas desfrutificadas na fase final do enchimento dos grãos não fez aumentar o número de frutos produzidos, que foi idêntico ao das plantas não-desfrutificadas. Não se observou uma correlação definida entre os níveis de carboidratos em ramos e folhas e a produção. O amido parece ter-se acumulado em decorrência das menores taxas de crescimento ou da desfrutificação.
FOTOSSÍNTESE E METABOLISMO DO CARBONO EM FOLHAS DE Coffea arabica L. EM DIFERENTES RAZÕES ÁREA FOLIAR/N° DE FRUTOS
(2009) Chaves, Agnaldo Rodrigues de Melo; DaMatta, Fábio Murilo; Martins, Samuel Cordeiro Vitor; Wolfgramm, Ricardo; Antunes, Werner Camargos; Cecon, Paulo Roberto; Barros, Raimundo Santos; Embrapa - Café
Neste trabalho, foram investigadas alterações nas trocas gasosas e no metabolismo de carboidratos em folhas de ramos de plantas de café cultivadas em renques orientados na posição norte-sul, sob condições de campo, ao longo de dois anos. Foram realizadas avaliações em ramos em três classes de razão área foliar/número de frutos (RAF) [0 a 6 (R1); 6,1 a 14 (R2); >14 cm2 fruto-1 (R3)], em 2006-2007, e RAF >20 cm2 fruto-1, em 2007-2008, nas posições leste inferior (LI), leste superior (LS), oeste inferior (OI) e oeste superior (OS) da copa. As avaliações de trocas gasosas e metabolismo do carbono foram realizadas em março de 2007 e em março de 2008. Em 2007, a taxa fotossintética e a condutância estomática não variaram muito entre os tratamentos analisados, entretanto apresentaram queda ao longo do dia. Em contrapartida, em 2008 a taxa fotossintética e a condutância estomática decresceram apenas às 16:00 h, em todos os tratamentos avaliados. Nenhuma alteração substancial nas atividades de enzimas-chave associadas ao metabolismo do carbono e na concentração de carboidratos foi verificada entre os tratamentos analisados, nos dois anos. Registra-se, ainda, que a manutenção das trocas gasosas, ao longo do dia, pode estar muito mais associada a baixas demandas evaporativas da atmosfera do que propriamente com retroinibição da fotossíntese. Nesse sentido, os estômatos parecem responder fortemente ao aumento do déficit de pressão de vapor; porém, ritmos endógenos também podem estar associados ao fechamento estomático, especialmente no fim da tarde.
Mobilização de carboidratos pelos botões florais de café (Coffea arabica L.) em expansão
(Universidade Federal de Viçosa, 1986-12-04) Melotto, Eunice; Barros, Raimundo Santos
Com o objetivo de estudar a mobilização de carboidratos pelo botão floral de cafê em expansão após a quebra da dormência, três fontes alternativas de assimilados foram analisadas: a fotossíntese atual nas folhas, os recursos de carboidratos prê-existentes nas folhas e as reservas dos ramos. Dessas, a fotossintese que ocorre nas folhas, concomitantemente ao crescimento dos botões, mostrou ser a fonte mais importante no suprimento de carboidratos. Quando a entrada de carboidratos foi contínua (fotossintese atual), as correlações entre os níveis de carboidratos das folhas ou dos ramos e a expansão dos botões foram baixas, ou mesmo nulas, isto é, as duas variáveis mostraram-se independentes. Os botões florais não exauriram completamente os carboidratos das folhas ou dos ramos, quando estavam conectados a uma ârea foliar fotossinteticamente ativa. Em ausência dessa, houve uma correlação entre a depleção de carboidratos nas folhas ou ramos e a expansão dos botões florais. Ramos despidos de folhas e folhas impedidas de realizar fotossintese, pela cobertura com papel, forneceram amido e açúcares solúveis, resvectivamente, para os botões florais a eles conectados. O amido armazenado nos ramos foi mobilizado a grandes distâncias e pareceu ser mais importante que os açúcares solúveis das folhas, para o crescimento dos botões. Botões florais conectados a folhas cobertas cresceram menos e cairam prematuramente, quando comparados aos botões conectados a ramos.
Periodicidade do crescimento vegetativo em Coffea arabica L. : relações com a fotossíntese em condições de campo
(2000) Silva, Emerson Alves da; DaMatta, Fábio Murilo; Barros, Raimundo Santos; Regazzi, Adair José; Consórcio Brasileiro de Pesquisa e Desenvolvimento do Café
A periodicidade do crescimento vegetativo das plantas de café (Coffea arabica L. cv. Catuaí Vermelho), estudada de outubro de 1998 a setembro de 1999, em Viçosa - MG, acompanhou, de modo geral, as curvas de temperatura. Foram observadas correlações significativas entre o crescimento de ramos com médias de temperatura máxima durante o período quente e úmido e com médias de temperaturas médias e mínimas durante o período seco e frio. Os padrões de crescimento de ramos e taxas de assimilação líquida do carbono (A) mostraram tendências semelhantes e acompanharam os declínios na temperatura do ar, com correlações significativas entre esses parâmetros. Por outro lado, variações nas taxas de evolução do oxigênio fotossintético foram de amplitude relativamente pequena, não mostrando qualquer correlação com temperatura e crescimento. A discriminação isotópica do carbono em folhas em expansão, mas não nas recém-expandidas, correlacionou-se negativamente com crescimento e A. Níveis de amido foliar aumentaram a partir de abril, alcançando os maiores teores no início de julho, quando as taxas de crescimento já apresentavam valores negligíveis. As flutuações nos teores de amido apresentaram correlações significativas com a temperatura do ar ao longo do experimento, e também com A, mas somente na época fria.
PRODUÇÃO E “SECA DE RAMOS” EM DIFERENTES POSIÇÕES DA COPA DO CAFEEIRO
(2009) Chaves, Agnaldo Rodrigues de Melo; DaMatta, Fábio Murilo; Martins, Samuel Cordeiro Vitor; Wolfgramm, Ricardo; Antunes, Werner Camargo; Cecon, Paulo Roberto; Barros, Raimundo Santos; Embrapa - Café
Neste trabalho, foram investigadas alterações na produção e na “seca de ramos” em plantas de café cultivadas em renques orientados na posição norte-sul, sob condições de campo, ao longo de dois anos. Foram realizadas avaliações em 2006-2007 e em 2007-2008, nas posições leste inferior (LI), leste superior (LS), oeste inferior (OI) e oeste superior (OS) da copa das plantas de café. A produção de frutos foi avaliada em abril de 2007 e em maio de 2008, enquanto a seca de ramos, em julho de 2007 e 2008. Em 2007, a produção total de frutos e de frutos normais nas faces leste e oeste foi maior no estrato superior em relação ao inferior, enquanto a produção de frutos-bóia foi maior em OS que em OI. Entre as faces do renque, tanto a produção total de frutos, a de frutos normais e a de frutos-bóia, bem como a morte de ramos, no estrato superior, foram maiores na face leste em comparação com a oeste. A produção total de frutos foi sobremodo maior em 2006-2007 que em 2007-2008, em todas as posições e faces avaliadas. Entretanto, não se verificaram variações de bienalidade de produção entre faces do dossel; possivelmente, maior produção da face leste poderia estar associada com maior disponibilidade de luz, nas condições deste experimento.