Assimilação de carbono e fluorescência da clorofila do cafeeiro (Coffea arabica L.) sob condições contrastantes de irradiância, temperatura e disponibilidade de CO2

Abstract

Foram determinadas as trocas gasosas foliares e a eficiência fotoquímica potencial do fotossistema II em plantas adultas de cafeeiro (Coffea arabica L.) cultivares Catuaí Vermelho, Icatu Amarelo e Obatã em condições de campo, na estação úmida e sob regimes contrastantes de irradiância. Paralelamente, foram investigadas as respostas fisiológicas sazonais, nos períodos úmidos e secos do ano, decorrentes de tensões luminosa, térmica e hídrica nas plantas adultas de C. arabica. cv. Obatã não-enxertado e enxertado em C. canephora Pierre. Finalmente, em condições de laboratório, foram estudadas a assimilação de carbono e a taxa de transporte de elétrons entre os fotossistemas II e I em plantas jovens de C. arabica cv. Catuaí Vermelho, Obatã e Ouro Verde submetidas a diferentes tratamentos térmicos durante 14 h, sob concentração ambiente e saturante de CO 2 . Os resultados evidenciaram que sob irradiância plena (dia claro) ocorre a depressão do meio dia das trocas gasosas foliares e da eficiência fotoquímica potencial do fotossistema II, condicionadas por elevado déficit de pressão de vapor atmosférico, o que acarreta a realização de apenas um terço da fotossíntese liquida diária potencial (calculada através de valores integrados). Sob metade da irradiância plena (dia nublado) o ganho diário de carbono é próximo do valor potencial e as perdas ocasionadas por valores de irradiância abaixo do ponto de saturação. No período seco, o cafeeiro enxertado apresenta valores acentuadamente superiores de fotossíntese líquida em relação ao cafeeiro franco, demonstrando menor susceptibilidade ao estresse hídrico e a eficiência da enxertia em relação ao balanço anual de carbono. A manutenção de elevadas taxas de condutância estomática e transpiração durante o período seco é mais importante para a produção primária que o uso mais eficiente da água. A região ótima de temperatura para a taxa fotossintética máxima em função da irradiância sob 355 ppm de CO 2 está entre 17-23 °C. A determinação da região ótima de temperatura para a taxa máxima de transporte de elétrons (26-29 °C) evidencia certo desequilíbrio entre as fases fotoquímica e bioquímica da fotossíntese sob concentração regular de CO 2 . A elevação da concentração de carbono não apresenta incremento da taxa fotossintética máxima. Sob 29-32 °C a limitação mesofílica relativa à fotossíntese é maior que a limitação estomática. O processo fotossintético do cafeeiro é extremamente inibido sob temperatura foliar de 32 °C.Leaf gas exchange and potential photochemical efficiency of photosystem II of Coffea arabica L. cultivars Catuaí Vermelho, Icatu Amarelo and Obatã were evaluated under field conditions on clear and cloudy days in the wet season. Additionally, were compared seasonal photosynthetic responses in wet and dry periods of year to irradiance, temperature and water stress of C. arabica cv. Obatã non-grafted or grafted on to C. canephora Pierre. Finally, in laboratory conditions were evaluated CO 2 assimilation and electron flow through photosystems II and I, in young plants of C. arabica cvs. Catuaí Vermelho, Obatã and Ouro Verde exposed to different thermal treatments during 14 h, under regular and saturated carbon concentration. The results provided evidence that in clear day occur the midday depression of leaf gas exchange and potential photochemical efficiency of photosystem II, due to the greater atmospheric vapor pressure deficit, causing a strong decrease (about 70%) in daily carbon gain. On a cloudy day, the daily carbon gain was barely limited by irradiance below light saturation point. During dry period, the grafted plants showed accentuated higher net photosynthesis when compared with the non-grafted plants, what demonstrated lower susceptibility to water stress and the favorable effects of grafting on yearly carbon gain. The results suggest that maintaining greater stomatal conductance and transpiration rates during dry period is more important for carbon balance than the efficient use of water. The optimal temperature for maximum net photosynthesis measured at 355 ppm CO 2 was from 17-23 °C. The difference in optimal temperature range of maximum net photosynthesis when compared to maximum electron transport rate through photosystem II (26-29 °C) showing an imbalance between photochemistry and biochemistry phases of photosynthesis, resulting in electron excess. Elevated CO 2 concentration did not affect the response of net carbon assimilation to temperature, despite the variation in optimal range between 23-29 °C for Catuaí Vermelho. At