Efeitos das deficiências e excessos de macronutrientes no crescimento e na composição do cafeeiro (Coffea arabica L., var. Bourbon (B. Rodr.) Choussy) cultivado em solução nutritiva

Abstract

No presente trabalho os nossos intuitos foram: 1- Obter um quadro sintomatológico das deficiências e dos excessos dos macronutrientes; 2- Constatar se os diversos tratamentos afetavam a constituição histológica das folhas; 3- Verificar os efeitos da ausência, da presença e do excesso de N, P, K, Ca, Mg e S sobre o crescimento do cafeeiro; 4- Verificar a interdependência dos macronutrientes e os teores mínimos e máximos encontrados no cafeeiro. Para isso, cultivamos as plantas na estufa, em solução nutritiva, con tres níveis de cada elemento. 1- nível zero, em que não fornecemos um dos macronutrientes (-N, -P, -K, -Ca, -Mg, -S). 2- nível normal, solução de HOAGL.AND e ARNON (1950), contendo todos os elementos (N, P, K, Ca, Mg e S). 3- nível de excesso, dose maior do que no nível normal, o que veio a ser: N = 602 p.p.m., P = 83 p.p.m., K = 1.000 p.p.m., Ca = 280 p.p.m., Mg = 240 p.p.m., S = 256 p.p.m. O presente trabalho consta de 13 tratamentos com 4 repetições. O pH das soluções foi mantido entre 5,0 - 5,5, sendo as soluções renovadas semanalmente. A aeração foi contínua durante todo o experimento. 5.1. Sintomas de carência e de excesso: (1) Constatamos sintomas visuais bem característicos nos seguintes tratamentos: -N, -P, +P, -Ca, -Mg, -S e +S. (2) Nos tratamentos +N, -K, +K, os sintomas não se apresentaram bem definidos. 5.2. Alterações anatômicas causadas devido à deficiência e excesso dos macronutrientes: As alterações mais acentuadas ocorreram nos tratamentos +P, -Mg e +S. Os distúrbios ocorriam de um modo geral nos cloroplastos, principalmente na sua forma e no seu número. Nas células em que se manifestavam as alterações, os cloroplastos perdiam a cor verde, tornavam-se esmaecidos, aglutinavam-se, formando massas irregulares. 5.3. Mensurações: As deficiências e os excessos dos macronutrientes influiram no crescimento do cafeeiro na seguinte ordem para: (1) Peso seco das folhas: todos os tratamentos determinaram diminuição de peso relativamente ao tratamento completo (51,8 g). (2) Peso seco do caule: todos os tratamentos determinaram diminuição de peso em relação ao completo (13,7 g). (3) Peso seco da raíz: Nos tratamentos -N, +N, +P, +K,-Ca, +Mg, e -Mg era inferior ao tratamento completo (4,6 g), sendo que nos restantes apresentava-se mais elevado. (4) Peso seco de galhos: Somente no tratamento +N notou-se peso igual ao tratamento completo (4,5 g) sendo que nos tratamentos restantes era menor. Nos tratamentos -N e -Ca as plantas não apresentavam galhos. (5) Percentagem de folhas: Todos os tratamentos apresentavam percentagem menor do que no tratamento completo (67%). (6 ) Percentagem de caule: Nos tratamentos +S, +Ca, +P, -K e +N a percentagem era menor do que no tratamento completo (21%), sendo que no restante dos tratamentos a percentagem era mais elevada. (7 ) Percentargem de raíz: somente o tratamento +N apresentava uma percentagem menor de raíz do que o tratamento completo (7,5%). O restante dos tratamentos apresentavam percentagem maior de raíz. (8 ) Relação raíz : parte aérea x 100 : Somente o tratamento +N apresentava uma relação menor do que a do tratamento completo (8), sendo que no restante dos tratamentos a relação era mais elevada. 5.4. Análises químicas: 5.4.1. Efeitos dos tratamentos sobre o teor percentual de N: A- Folhas superiores: (1) - Nos tratamentos +N, +P, -K e +S houve um aumento significativo em relação ao tratamento completo (3,06% N). (2) - No tratamento -N houve uma diminuição significativa. B- Folhas inferiores: (1) - Nos tratamentos +N, +P e +S, constatamos um aumento significativo em relação ao tratamento completo (3,01% N). (2) - No tratamento -N houve uma diminuição significativa. C - Caule: (1) - Nos tratamentos +N, +P e -K, constatamos um aumento significativo em relação ao tratamento completo (1,55% N). (2) - No tratamento -N, constatamos uma diminuição significativa. D - Raíz: Nos tratamentos +N , +P e +S, houve um aumento significativo em relação ao tratamento completo (2,20% N). 5.4.2. Efeitos dos tratamentos sobre o teor percentual de P: A - Folhas superiores: (1) - Nos tratamentos -N e +P constatamos um aumento significativo em relação ao tratamento completo (0,21% P). (2) - No tratamento -P houve uma diminuição significativa. B - Folhas inferiores: (1) - No tratamento +P constatamos um aumento significativo em relação ao tratamento completo (0,31% P). (2) - Os tratamentos -P e +K acusaram um aumento significativo. C - Caule: Somente o tratamento -P acusou uma diminuição significativa em relação ao tratamento completo (0,24% P). D. Raíz: Nos tratamentos +K e -S houve um aumento significativo em relação ao tratamento completo (0,39% P). 5.4.3. Efeitos dos tratamentos sobre o teor percentual de K: A - Folhas superiores: Somente o tratamento -K acusou uma diminuição significativa em relação ao tratamento completo (1,90% K). B - Folhas inferiores: (1) - Os tratamentos +K e -Mg acusaram um aumento significativo em relação ao tratamento completo (1,73% K). (2) - No tratamento -K houve uma diminuição significativa. C - Caule: Somente o tratamento -K acusou uma diminuição significativa em relação ao tratamento completo (1,55% K). D. Raíz: Os tratamentos -N e -Mg acusaram um aumento significativo em relação ao tratamento completo (0,69% K). 5.4.4. Efeitos dos tratamentos sobre o teor percentual de Ca: A - Folhas superiores: Somente o tratamento +S acusou uma diminuição significativa em relação ao tratamento completo (1,00% Ca). B - Folhas inferiores: Nenhum tratamento apresentou uma diferença significativa em relação ao tratamento completo (0,92% Ca). C - Caule: Igualmente não notamos nenhuma diferença significativa em relação ao tratamento completo (0,88% Ca). D. Raíz: Somente o tratamento -Ca acusou uma diferença significativa em relação ao tratamento completo (1,03% Ca). 5.4.5. Efeitos dos tratamentos sobre o teor percentual de Mg: A - Folhas superiores: (1) - Nos tratamentos -K e -Ca, notamos um aumento significativo em relação ao tratamento completo (0,25% Mg). (2) - Somente o tratamento -Mg, acusou uma diminuição significativa. B - Folhas inferiores: (1) - 0 tratamento -Ca apresentou um aumento significativo em relação ao tratamento completo (0,24% Mg). (2) - O tratamento -Mg acusou uma diminuição significativa em relação ao tratamento completo. C - Caule: Os tratamentos -P, -Ca e +Mg, acusaram um aumento significativo em relação ao tratamento completo (0,14% Mg). D - Raíz: Somente o tratamento -Ca acusou um aumento significativo em relação ao tratamento completo (0,11% Mg). 5.4.6. Efeitos dos tratamentos sobre o teor percentual de S: A - Folhas superiores: Somente o tratamento -S acusou uma diferença significativa em relação ao tratamento completo (0,22% S). B - Folhas inferiores: Nenhum tratamento apresentou uma diferença significativa em relação ao tratamento completo (0,23% S). C - Caule: Somente o tratamento -S acusou uma diminuição significativa em relação ao tratamento completo (0,14% S). D - Raiz: (1) - Os tratamentos -N, -Mg e +S, apresentaram um aumento significativo em relação ao tratamento completo (0,25% S). (2) - O tratamento -S acusou uma diminuição significativa. 5.5. Teores mínirnos e máximos encontrados no cafeeiro: Os teores mínimos e máximos encontrados nas folhas foram os seguintes: Elemento Teor mínimo (%) Tratamento Teor máximo (%) Tratamento N 1,92 -N 4,31 +N P 0,05 -P 0,43 -N K 0,39 -K 2,67 +K Ca 0,20 +S 1,67 -K Mg 0,05 -Mg 0,80 -Ca S 0,10 -S 0,25 +S

6.Summary and Conclusions: The present work was carried out in order to study: (1) the symptoms of deficiency and excess of macronutrients (N, P, K, Ca, S, Mg ) in the coffee plant (Coffea arabica L. var. Mundo novo); (2) the modifications induced by those treatments in the hystological make up of the leaves; (3) the effects of deficiency and excess on the growth and in the chemical composition of the plants. Young coffee plants were grown in nutrient solution, three treatments being used, namely: complete solution (HOAGL.AND and ARNON, 1950), deficient solution, in which a given element was omitted, and solution with 5 times the concentration of the element under study. The main conclusions can be summaryzed as follows: 6.1. Symptoms: Clear cert symptoms of malnutrition were observed in the treatments: -N, -P, +P, -Ca, -Mg, -S and +S; the signals - and + stared respectively for deficient and excess level. 6.2. Histological effects: The most definite alterations took place in the treatments +P, -Mg and +S. Usually the characteristics of the chloroplasts were affected: loss of the green color and coalescence into irregular bodies. 6.3. Measurements: With respect to the "complete" plants, which showed a dry weight of the leaves of 51.8 gm, all the treatments caused a decrease in this characteristic. The same happened with the dry weight of the stem (13.7 gm for the control). The dry weight of the roots was lower then 4.6 gm in treatments -N, +N, +P, +K, -Ca, +Mg and -Mg, being higher in the remaining; all treatments but +N decreased the dry weight of the branches below 4.5 gm. The stem represented 21% of the total plant weight in the control or complete treatment; the percentage was decreased in treatments +S, +Ca, +P, -K and +N; in the others it was higher. +N treatment was the only one to show a decrease in the root per cent of the plant as compared to the complete treatment (7.5%): in the majority it was higher. The ratio (root/top) x 100 was 8 in the normal or complete plants being higher in the other treatments but +N in which it was lower. 6.4. Chemical analyses: 6.4.1. - Nitrogen content: The uper leaves from plants given the complete treatment had 3.06% N; the absence of this element in the nutrient solution caused a decrease in the N content, whereas the treatments +N, +P, -K and +S did cause a significant increase. The older leaves showed nitrogen levels above 3.01% found ir the control plants in treatments +N, +P and +S; here again in the -N plants the content was lovwer. The stem of the control plants had 1.55% N; lower amount was found in the -N plants; higher level were registered in the +N, +P and -K treatments. The treatmlents +N, +P and +S bronght about a significant raise in the N level above the 2.20% of the ''complete" plants. 6.4.2. Phosphorus content: The upper leaves of the conventionally normal plants had 0.21% P; those from plants belonging to the -N and +P treatments had more; in the minus P treatment there was a decrease. The lower leaves showed 0.31% P; a significant increase above this level was found only in the +P plants; on the other hand the -P and +K plants had in their older leaves less than 0.31% P. As far as the stem is concerned only in the -P treatment was found a P content different (lower) than the 0.24% P found in the control plants. Roots from plants of the +K and -S treatments showed a phosphorus content above that registered in the complete treatment (0.39%). 6.4.3. Potassium content: Treatment -K caused a significant decrease below the 1.90% level found in the control plants. Excess of potassium and deficiency of magnesium determined an increase in the K content o f lower leaves (above 1.73% K); in the -K treatment there was a decrease. Potassium contents below 1.55% K were found only in the stem from -K plants. Treatments -N and -Mg caused a significant increase in the K content of the roots, 0.69% K being the normal level. 6.4.4. Calcium content: As far as root composition is concerned a significant decrease was found only in the -Ca treatment which gave an anount significantly below 1.03% Ca. 6.5. Magnesium content: For the upper leaves the magnesium content in the complete treated plants was 0.25%; -K and -Ca treatments caused an increase; the opposite was verified where magnesium was omitted from the nutrient solution (-Mg treatment). The -Ca treatment caused a significant increase in the magnesium content of the lower leaves (above 0.24% Mg); in the minus Mg treatment a decrease was noted. Treatments -P, -Ca and +Mg caused an increase (above 0.14% Mg) in the Mg content of the stem. When Ca++ was omitted from the nutrient solution na increase in the Mg content of the roots took place (above 0.11% Mg). 6.5.1. Sulfur content: The minus S treatment brought about a decrease in the S content of the upper leaves whose "normal" level was 0.22% S. The lower leaves had in average 0.23% S. In the stem only the -S treatment decreased the sulfur content below 0.14%. Roots from plants grown in complete nutrient solution had 0.25% S; roots from -N, -Mg and +S treatments had more, whereas treatment -S decreased the sulfur content.