Interferência de Digitaria insularis em Coffea arabica e respostas destas espécies ao glyphosate

Abstract

O capim-amargoso (Digitaria insularis) é uma importante planta daninha na cultura do café, onde pode estar sendo selecionada devido à aplicação frequente de glyphosate. Os objetivos foram (i) estudar os efeitos da convivência do capim-amargoso sobre o processo fotossintético, a nutrição mineral e o crescimento inicial do cafeeiro; (ii) estudar os efeitos da aplicação de glyphosate sobre o processo fotossintético, a nutrição mineral e o crescimento inicial de plantas jovens de café; e (iii) detectar a resistência do capim-amargoso ao glyphosate e investigar mecanismos de resistência da planta daninha ao herbicida. Os experimentos com plantas de café foram realizados na Universidade Estadual Paulista, Câmpus de Jaboticabal, SP, enquanto aqueles sobre resistência do capim-amargoso ao glyphosate foram desenvolvidos na Universidad de Córdoba, Espanha. Os tratamentos para o experimento de convivência constituíram-se de densidades crescentes de capim-amargoso convivendo com uma planta de café. Foram avaliadas características fotossintéticas e de crescimento, teores e acúmulos de macronutrientes. Os tratamentos para os experimentos de aplicação de glyphosate em cafeeiro constituíram-se de doses crescentes do herbicida, além de estádio da planta na aplicação e época de avaliação. Foram avaliadas características fotossintéticas e de crescimento e teores de macronutrientes. Nos estudos de resistência, os tratamentos constituíram-se de biótipos de capim-amargoso, doses crescentes de glyphosate, partes da planta e época de avaliação. Foram avaliados massa fresca e seca, concentração de ácido chiquímico, ângulo de contato, retenção foliar, absorção, translocação e metabolismo do glyphosate. A taxa fotossintética da unidade foliar pouco foi influenciada pela convivência com capim-amargoso, porém o processo fotossintético global do cafeeiro foi reduzido, influenciando assim no crescimento inicial da cultura. A nutrição mineral do cafeeiro foi afetada negativamente pela convivência com capim-amargoso, influenciando no crescimento inicial da cultura. O crescimento inicial do cafeeiro foi reduzido em virtude da convivência com capim- amargoso. A densidade crítica para interferência de capim-amargoso em cafeeiro foi de uma planta por cova. O processo fotossintético do cafeeiro, no geral, foi estimulado com a aplicação de sub-doses de glyphosate e reduzido em doses mais altas, ao menos até duas semanas depois da aplicação. O efeito estimulante sobre a fotossíntese foi dependente do estádio da planta no momento da aplicação. Os teores de fósforo, magnésio e enxofre foram reduzidos em função da aplicação de doses crescentes de glyphosate. O efeito da aplicação do glyphosate sobre a nutrição mineral do cafeeiro foi pouco influenciado pelo estádio da planta no momento da aplicação. A resposta do crescimento inicial de plantas de café à aplicação de glyphosate foi dependente do estádio da planta no momento da aplicação. Plantas mais jovens não apresentaram estímulo no crescimento inicial quando expostas à sub-doses de glyphosate; porém, quando a aplicação foi feita em estádio mais avançado, houve estímulo do crescimento. Foi detectado biotipo de capim-amargoso resistente ao herbicida glyphosate por meio dos experimentos de dose-resposta e acúmulo de ácido chiquímico. Não houve relação da retenção foliar e do ângulo de contato com a resistência de capim-amargoso ao herbicida glyphosate. A absorção é mecanismo indireto de resistência do capim- amargoso ao herbicida glyphosate. A translocação é mecanismo de resistência de capim-amargoso ao herbicida glyphosate. O metabolismo é mecanismo de resistência do capim-amargoso ao glyphosate.

Sourgrass (Digitaria insularis) is an important weed in coffee plantations, where this species may be selected due to frequent glyphosate applications. The objectives were (i) to study the effects of sourgrass coexistence with coffee plants on crop photosynthetic process, mineral nutrition, and initial growth; (ii) to study the effects of glyphosate application on photosynthetic process, mineral nutrition, and initial growth of young coffee plants; and (iii) to detect sougrass resistance to glyphosate and to investigate mechanisms of herbicide resistance in this species. The experiments with coffee plants were carried out in the São Paulo State University, Jaboticabal, SP, while those ones on sougrass resistance to glyphosate were conducted in the University of Córdoba, Spain. Treatments for coexistence experiment were constituted by increased sourgrass density growing with one coffee plant. Photosynthetic and growth characteristics as well as rate and accumulation of macronutrients were evaluated. Treatments for experiments of glyphosate application on coffee plants were constituted by increased herbicide rates, plant growth stage in the time of exposure, and evaluation time. Photosynthetic and growth characteristics as well as rate of macronutrients were evaluated. For resistance studies, treatments were constituted by sourgrass biotypes, increased glyphosate rates, plant parts, and evaluation time. Fresh and dry mass, shikimic acid accumulation, contact angle, foliar retention, absorption, translocation, and metabolism of glyphosate were evaluated. Coffee leaf photosynthetic net was a little affected by coexistence with sourgrass, however global photosynthetic process was reduced, influencing on initial crop growth. Coffee mineral nutrition was negatively affected by coexistence with sourgrass, and thereby influencing on initial crop growth. Coffee initial growth was reduced due to coexistence with sourgrass. Critical density to sourgrass interference on coffee plantation was just one plant per hole. In general, coffee photosynthetic process was stimulated by application of sub-lethal rates of glyphosate, being reduced at high rates, at least until two weeks after application. Stimulation effect on photosynthesis net was dependent of plant growth stage in the time of herbicide application. Rates of phosphorus, magnesium, and sulfur were reduced in function of application of increased glyphosate rates. The effect of glyphosate application on coffee mineral nutrition was a little influenced by plant growth stage in the time of herbicide application. Coffee initial growth response to glyphosate application was dependent of plant growth stage in the time of herbicide application. Younger coffee plants did not show initial growth stimulation when were exposed to glyphosate sub-lethal rates, however there was growth stimulation when herbicide was applied at more advanced crop stage. Sourgrass biotype resistant to glyphosate was detected by dose-response and shimikic acid accumulation experiments. Foliar retention and contact angle were not in relation with sourgrass resistance to glyphosate herbicide. Absorption was found as an indirect mechanism of glyphosate resistance in sourgrass species. Translocation was found as a mechanism of glyphosate resistance in sourgrass. Glyphosate metabolism could play an important role in sourgrass resistant to this herbicide.