Programação de irrigação: Resolva o mistério de quando irrigar
O potencial hídrico é um indicador melhor da água disponível na planta do que o conteúdo de água, mas na maioria das situações é útil combinar os dados de ambos os sensores.
Determinação da tolerância à seca em plantas: Por que a maioria das pessoas faz isso errado. Como fazer isso corretamente.
O potencial hídrico é subutilizado pelos pesquisadores de plantas em estudos de estresse abiótico, embora seja a única maneira de avaliar as verdadeiras condições de seca ao determinar a tolerância à seca nas plantas. Saiba o que é o potencial hídrico e como ele pode melhorar a qualidade de seu estudo de plantas.
Estresse abiótico em plantas: Como avaliá-lo da maneira correta
Como pesquisador de plantas, você precisa avaliar com eficácia o desempenho das culturas, seja para selecionar a melhor variedade, tentar entender a tolerância ao estresse abiótico, estudar a resistência a doenças ou determinar a resiliência climática. Mas se estiver medindo apenas os dados meteorológicos, poderá estar perdendo os principais indicadores de desempenho. Neste artigo e no vídeo abaixo, discutimos um indicador importante, mas frequentemente ignorado: o potencial hídrico do solo. O potencial hídrico é subutilizado pelos pesquisadores de plantas em estudos de estresse abiótico, embora seja a única maneira de avaliar as verdadeiras condições de seca ao determinar a tolerância à seca nas plantas. Saiba o que é o potencial hídrico e como ele pode melhorar a qualidade de seu estudo de plantas.
Genética quantitativa no cultivo de plantas: por que você precisa de dados melhores
Se você já estudou populações de plantas, provavelmente conhece a equação simplificada da Figura 1, que representa como pensamos sobre o impacto da genética e do ambiente nos fenótipos observáveis.
Essa equação decompõe o fenótipo observado (altura da planta, rendimento, cor do grão etc.) nos efeitos do genótipo (a genética subjacente das plantas) e nos efeitos do ambiente (precipitação, temperatura média diária etc.). Você pode ver nessa equação que a qualidade do seu estudo depende diretamente do tipo de dados ambientais que você coleta. Portanto, se você não estiver medindo o tipo certo de dados, a precisão de todo o seu estudo poderá ser comprometida.
Potencial hídrico: o segredo para entender o estresse hídrico nas plantas
Os estudos sobre secas são notoriamente difíceis de replicar, quantificar ou até mesmo projetar. Isso ocorre porque não há nada previsível sobre o momento, a intensidade ou a duração da seca, e é difícil fazer comparações entre locais com diferentes tipos de solo. Também sabemos que observar apenas a precipitação, ou mesmo o conteúdo volumétrico de água, não descreve adequadamente as condições de seca que estão ocorrendo no solo. O potencial hídrico do solo é uma ferramenta essencial para quantificar o estresse da seca na pesquisa de plantas, pois permite fazer avaliações quantitativas sobre a seca e fornece uma maneira fácil de comparar esses resultados entre os locais de campo e ao longo do tempo. Vamos dar uma olhada mais de perto para ver por quê.
Quando pensamos no solo, geralmente é no contexto do crescimento das plantas. Sabemos que o solo afeta o crescimento das plantas por meio da disponibilidade de nutrientes, da pressão potencial de doenças, do crescimento das raízes e da disponibilidade de água.
Muitos pesquisadores acreditam que a disponibilidade de água para as plantas pode ser determinada com um sensor tradicional de umidade do solo que mede o conteúdo volumétrico de água.
No entanto, se estiver tentando caracterizar o estresse da seca, entender a eficiência do uso da água na colheita ou estudar a tolerância ao estresse abiótico em plantas com um sensor de teor de água, você estará medindo o parâmetro errado. O teor de água informa apenas a quantidade de água existente no solo. Ele não pode lhe dizer se essa água está disponível para as plantas. Assista a este breve vídeo para ver por que isso é verdade.
Entendendo o estresse abiótico: um olhar mais profundo sobre por que o potencial hídrico é melhor do que o conteúdo de água
Um problema com o uso de dados de conteúdo volumétrico de água para quantificar o estresse abiótico é que você precisa entender o tipo e a textura do solo para interpolar informações sobre a disponibilidade de água em um contexto de planta. Isso dificulta as comparações se os tipos de solo forem diferentes em vários locais. O potencial hídrico do solo, por outro lado, avalia diretamente a disponibilidade de água. Isso significa que ele já está levando em conta a textura do solo. Quando você mede o potencial hídrico, tem uma medida que é diretamente comparável entre locais e ao longo do tempo, sem a necessidade de análise adicional ou calibração específica do solo.
O outro problema com o uso do conteúdo volumétrico de água para indicar o estresse da seca é que o conteúdo de água é apenas uma quantidade. Ele informa a quantidade de água que foi adicionada ao solo (ou retirada dele). Mas não pode lhe dizer o quanto essa água é acessível às plantas ou quanta energia é necessária para acessar essa água. O potencial hídrico, por outro lado, informa sobre a energia da água no solo e se as plantas estão confortáveis ou estressadas, indicando quanta água do solo está disponível para elas. É por isso que o potencial hídrico é uma medida muito mais informativa do que o conteúdo de água quando se deseja saber se as plantas estão passando por condições reais de seca. Veja como isso funciona no vídeo abaixo.
Algumas pessoas evitam medir o potencial hídrico do solo porque ele tem uma definição complicada e difícil de entender. Mas não é preciso entender o potencial hídrico do solo para usá-lo de forma eficaz. Você pode pensar no potencial hídrico como uma espécie de termômetro de água para as plantas. Assim como você pode olhar para o termostato de sua casa e ver 22 C (72 F) e pensar "isso é confortável para mim como ser humano", você pode olhar para os dados de potencial hídrico do solo e entender se a quantidade de água no solo é ou não confortável para suas plantas. O vídeo abaixo explica por quê.
A Figura 4 ilustra como podemos pensar no potencial hídrico como um tipo de "termômetro de conforto" para as plantas. Observe que os valores de kPa para o potencial hídrico são sempre relatados como um valor negativo. Uma maneira de pensar sobre o kPa é que quanto mais negativo o valor, mais seco é o solo. Um valor de zero está na faixa totalmente saturada, onde -1000 kPa ou menos está começando a atingir o ponto de murcha permanente.
Na parte inferior da Figura 4, você pode ver que, durante o período vegetativo, o milho prefere estar na faixa de -50 kPa. Durante a maturação, entretanto, ele prefere que o solo esteja na faixa de -800 a -1200 kPa, que é um pouco mais seco.
Perto da parte superior da Figura 4, você verá que as batatas preferem uma janela mais estreita de cerca de -30 a -50 kPa.
Como os dados de potencial hídrico podem indicar estresse por seca?
Os dois gráficos a seguir ajudam a ilustrar como os dados de potencial hídrico podem fornecer uma imagem mais precisa do estresse hídrico nas plantas. A Figura 5 mostra alguns dados de conteúdo volumétrico de água em gramados.
Observe os picos nos eventos de irrigação ou precipitação ao longo do tempo. Sem qualquer contexto sobre o tipo de solo, é difícil tirar conclusões sobre a disponibilidade de água ou o quão confortável é o solo para a grama nesse campo.
Na Figura 6, adicionamos dados de potencial hídrico, o que torna muito mais fácil ver se as plantas estão em uma faixa ideal de disponibilidade de água.
Nesse gráfico, você pode ver que, no início da estação, eles estavam aplicando irrigação em excesso. Por volta de julho, eles reduziram a frequência da irrigação, o que permitiu que o solo secasse e se aproximasse da faixa ideal de -30 a -50 kPa.
No final de agosto e início de setembro, você vê que eles começaram a deixar passar muito tempo entre os eventos de irrigação, o que causou um estresse significativo de seca no gramado. A queda no conteúdo de água por volta de 13 de setembro não é muito diferente das quedas que ocorreram antes e depois. Somente quando você vê os dados de potencial hídrico é que percebe a queda drástica fora da faixa ideal de kPa, o que pode levar o gramado ao ponto de murcha permanente. Para obter mais informações sobre como entender os dados, assista ao nosso webinar How to Interpret Soil Moisture Data (Como interpretar os dados de umidade do solo).
Algumas limitações do potencial hídrico em estudos de estresse abiótico
O potencial hídrico, como qualquer outra coisa, tem suas limitações quando usado para determinar a tolerância à seca nas plantas. Aqui estão três aspectos a serem considerados:
- Embora o potencial hídrico possa lhe dizer quando você deve aplicar água, ele não pode lhe dizer quantitativamente quanta água deve ser aplicada. Isso não é um problema se você estiver realizando um estudo de terra seca que não considera nenhuma informação de balanço hídrico. Mas se você quiser saber quanta água está entrando no sistema ou precisa ser adicionada ao sistema, será necessário adicionar o conteúdo volumétrico de água.
- Os sensores de potencial hídrico não são adequados para verificações pontuais porque podem levar até um dia inteiro para se ajustar após a instalação. Leva tempo até que os sensores possam responder na mesma velocidade que o solo.
- Historicamente, o potencial hídrico tem sido subutilizado porque não havia ferramentas adequadas disponíveis para os pesquisadores capturarem esses dados. Muitos dos sensores de campo disponíveis eram imprecisos, difíceis de usar ou caros. Embora alguns sensores de potencial hídrico ainda sofram com esses problemas, agora há opções viáveis no mercado. Os sensores de potencial hídrico METER TEROS 21 são econômicos, precisos, robustos e fáceis de instalar. Além disso, eles têm uma ampla faixa de medição no espectro disponível na planta, além de alta consistência de centro a centro.
Capturando a variabilidade ao medir o estresse abiótico em plantas
Ao fazer medições de potencial hídrico, você deve se concentrar na quantidade ou na qualidade dos dados? A resposta pode lhe surpreender. Um estudo recente analisou essa troca no contexto dos dados de fenotipagem de plantas. O estudo comparou a medição manual de plantas de campo - um método altamente preciso, mas trabalhoso - com a extração da altura da planta a partir de imagens baseadas em drones, que gera muito mais dados (mas menos precisos). O que eles descobriram é que é possível compensar os sacrifícios de precisão com o aumento da capacidade de produção. Em outras palavras, geralmente é preferível ter mais pontos de dados do que ter menos pontos de dados mais precisos (consulte Lane, H.M. e S.C. Murray. 2021. Crop Science. High throughput can produce better decisions than high accuracy when phenotyping plant populations).
Esse conceito de alto rendimento se aplica à captura da variabilidade do local durante a coleta de dados de potencial hídrico ou de qualquer outro tipo de dados ambientais. Por exemplo, na Figura 8, observe a grande variabilidade que temos nas medições de condutividade elétrica em massa. Se você tivesse apenas um ou poucos pontos de amostragem, tiraria conclusões incorretas ao extrapolar o local.
Determinação da tolerância à seca em plantas: os dados certos = resultados mais precisos
Seja para selecionar a melhor variedade ou para entender melhor a resistência a doenças ou ao clima, a sua capacidade de atingir as metas de pesquisa depende da sua capacidade de coletar o tipo certo de dados. A adição de dados de potencial hídrico aos dados de teor de água e aos dados meteorológicos garantirá que o seu estudo avalie com precisão se as plantas estão realmente sofrendo estresse por seca. Para uma análise mais aprofundada da diferença entre o conteúdo de água e o potencial hídrico, assista ao nosso webinar Soil Moisture 101.
Referência
Lane, Holly M. e Seth C. Murray. "O alto rendimento pode produzir decisões melhores do que a alta precisão ao fenotipar populações de plantas". Crop Science 61, no. 5 (2021): 3301-3313. Link do artigo.
Leia um estudo de caso sobre esse tópico
Descubra por que o Dr. Andrew Green e seus consultores, Dr. Gerard Kluitenberg e Dr. Allan Fritz, acreditam que o monitoramento do potencial hídrico no solo é a única maneira quantificável de impor um tratamento consistente e repetível em estudos de estresse hídrico.
Leia o estudo de caso: "Triagem para tolerância à seca"
Dúvidas?
Nossos cientistas têm décadas de experiência em ajudar pesquisadores e produtores a medir o contínuo solo-planta-atmosfera.
Insights de medição
Parte 3: Irrigação de culturas de ambiente controlado para aumentar a qualidade e a produtividade
Obtenha as informações necessárias para estressar ou desestressar sua cultura no momento certo e da maneira certa para atingir suas metas.
Como medir a condutividade hidráulica - Qual é o método ideal para você?
Condutividade hidráulica - O que é, como medi-la e os prós e contras dos métodos comuns.
Estudos de caso, webinars e artigos que você vai adorar
Receba o conteúdo mais recente regularmente.