Interaction soil compaction and soil moisture in physiological responses of freshly planted coffee

Autores

  • Samuel Moreira Dias Universidade dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri https://orcid.org/0000-0001-6385-5549
  • André Cabral França Universidade dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri
  • Ricardo Siqueira da Silva Universidade dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri https://orcid.org/0000-0003-1837-1339
  • Rita de Cassia Ribeiro Carvalho Universidade do Estado de Minas Gerais, Faculdade de Agronomia
  • Fabrício Resende de Aguiar Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri

DOI:

https://doi.org/10.24221/jeap.6.4.2021.4532.370-378

Palavras-chave:

Coffea arabica, water deficit, water availability, abiotic factors, plant physiology

Resumo

In the field, coffee is subject to the stress of soil compaction and lack of water, which may cause changes in the physiological responses of the plant. The objective of this study was to evaluate the physiological responses of the coffee tree under different soil moisture content and compaction degrees in the soil subsurface. The experimental design was in blocks, arranged in a factorial scheme, with four replications. The first factor corresponds to the two wetlands, 50 and 100% of the soil field capacity, and the second corresponds to 60, 70, 80, and 90% of soil subsurface compaction. The experimental plot consisted of a Coffea arabica L. plant grown on a polyvinyl chloride column. The physiological responses were evaluated at 180 days of planting. The different compaction degrees and soil moisture content influenced the photosynthetic rate, carbon consumption, CO2 concentration in the substomatal chamber, internal carbon / atmospheric carbon ratio, water efficiency, and absolute coffee growth rate. The transpiration rate and the root weight ratio were influenced only by the humidity, instead of the stomatal conductance and the foliar temperature, by degrees of compaction. The ratio of root system per soil layer was influenced by compaction degrees and soil depth. The limitation of root growth and lack of water are the main causes of decreased physiological responses. Subsurface compaction and water deficit together potentiate negatively on the physiological responses of freshly seeded coffee plants.

Downloads

Não há dados estatísticos.

Biografia do Autor

Samuel Moreira Dias, Universidade dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri

Possui curso técnico em pecuária pela Escola Agrotécnica Federal de Salinas? EAFSAL (2005), graduação em Agronomia (2011) pela Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM) e mestrado (2014) e doutorado (2019) em Produção Vegetal - Grandes culturas (UFVJM). Tem experiência na área de Agronomia, atuando principalmente nos seguintes temas: ensino, pesquisa, cafeicultura, microbiologia, física do solo e irrigação. Também é membro do Núcleo de Estudos em Cafeicultura (Necaf - UFVJM)

André Cabral França, Universidade dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri

Graduação em Agronomia pela Universidade Estadual de Montes Claros (2005), mestrado em Fitotecnia pela Universidade Federal de Lavras (2007) e doutorado em Fitotecnia pela Universidade Federal de Viçosa (2009). Atualmente é professor Associado 2 da Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri. Tem experiência na área de Agronomia, com ênfase em CAFEICULTURA, atuando principalmente nos seguintes temas: cafeicultura, manejo integrado de plantas daninhas, glyphosate, adubação organomineral, micorrizas e ácido cítrico.

Ricardo Siqueira da Silva, Universidade dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri

Possui o título de Engenheiro Agrônomo, pela Universidade Federal de Viçosa (UFV). Mestrado, Doutorado em Fitotecnia (Produção Vegetal) pela UFV, com período sanduíche (PSDE) financiado pela CAPES (Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior) na University of New England (UNE), na Escola de Ciências Ambientais e Rurais, Austrália. Atualmente é Professor do Magistério Superior, Classe A - Denominação de Adjunto A, Nível 2 no curso de Agronomia da Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM). Docente permanente do Programa de Pós-Graduação em Produção Vegetal da UFVJM, professor do curso de Pós-Graduação lato Sensu em Proteção de plantas-UFV e coordenador do curso de Agronomia da UFVJM, Campus JK. É revisor de periódicos científicos e editor associado da Revista Brasileira de Entomologia. Líder do Grupo de Pesquisa AgriMe (Agricultura e Modelagem Ecológica). Tem experiência na área de Agronomia, Fitotecnia e Entomologia. Atua principalmente nos seguintes temas: Fitossanidade, Defesa Vegetal, Modelagem, Mudanças Climáticas, Grandes culturas, Impactos das mudanças climáticas em sistemas agrícolas, Manejo Integrado de Pragas, Análise de risco de pragas no espaço e no tempo, Geoestatística, Bioecologia e Distribuição espacial de plantas e pragas.

Rita de Cassia Ribeiro Carvalho, Universidade do Estado de Minas Gerais, Faculdade de Agronomia

Possui graduação em Zootecnia pela Universidade Federal de Lavras (1992) e mestrado em Zootecnia pela Universidade Federal de Lavras (1995). Doutorado em Zootecnia (Forragicultura e Pastagem) pela Universidade Federal de Lavras (2009).Professor adjunto da Universidade do Estado de Minas Gerais e orientadora de Iniciação Científica e mestrado. . Tem experiência na área de Zootecnia, com ênfase em Manejo de Bovinos leiteiros e forragicultura. Atuou como Vice-diretora da Faculdade de Engenharia e Coordenadora do curso de Agronomia da FESP(2006-2008) . Ministra aulas de Forragicultura e pastagem, bovinocultura, metodologia de pesquisa, redação técnica, tecnologia de alimentos origem animal e vegetal, anatomia animal, nutrição animal, Anatomia, fisiologia Animal e Projeto Integrador. Coordenadora do Mestrado Profissional em Desenvolvimento Regional e Meio Ambiente.Atua em duas linhas de Pesquisa: Planejamento Municipal e Regional e Desenvolvimento Rural. Tem desenvolvido trabalhos na área de Ecoturismo na Serra da Canastra e turismo rural., bem como desenvolvido trabalhos em áreas protegidas ( Unidade de Conservação). Ministra disciplina no mestrado: Tópicos especiais em desenvolvimento rural sustentável: 1-Economia e administração aplicada à gestão sustentável . 2- Gestão Sustentável de Empreendimentos e Serviços.

Fabrício Resende de Aguiar, Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri

Formação concluída no curso de Agronomia pela Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM), atualmente mestrando pela mesma instituição no Programa de Pós-Graduação em Produção Vegetal.

Referências

Ahmadi, I.; Ghaur, H. 2015. Effects of soil moisture content and tractor wheeling intensity on traffic-induced soil compaction. Journal of Central European Agriculture, 16, 489-502. http://dx.doi.org/10.5513/JCEA01/16.4.1657

Alameda, D.; Villar, R. 2012. Linking root traits to plant physiology and growth in Fraxinus angustifolia Vahl. seedlings under soil compaction conditions. Environmental and Experimental Botany, 79, 49-57. https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2012.01.004

Aparecido, L. E. O.; Rolim, G. S. 2018. Forecasting of the annual yield of Arabic coffee using water deficiency. Brazilian Agricultural Research, 53, 1299-1310. https://doi.org/10.1590/S0100-204X2018001200002

Beuter, A. N.; Centurion, J. F. 2004. Soil compaction on root development and soybean yield. Brazilian Agricultural Research, 39, 581-588.

Brazilian Agricultural Research Corporation - EMBRAPA. 1997. Manual of soil analysis methods. Brasília, DF: National Center for Soil Research, Second Edition. 212p.

Brazilian National Standards Organization-ABNT. NBR 7182: Soil: compaction test. 1986. Rio de Janeiro. 10p.

Cavatte, P. C.; Rodriguez-Lopez N. F.; Martins, S. C. V.; Mattos, M. S.; Sanglard, L. M. V. P; DaMatta, F. M. 2012. Functional analysis of the relative growth rate, chemical composition, construction and maintenance costs, and the payback time of Coffea arabica L. leaves in response to light and water availability. Journal of Experimental Botany, 63, 3071-3082. https://doi.org/10.1093/jxb/ers027

Cheserek, J. J.; Gichimu, B. M. 2012. Drought and heat tolerance in coffee: a review. International Research Journal of Agricultural Science and Soil Science, 2, 498-501.

Fernandes, A. L. T.; Tavares, T. de O.; Santinato, F.; Ferreira, R. T.; Santinato, R. 2016. Technical and economic viability of drip irrigation of coffee in Araxá, MG. Coffee Science, 11, 347-358.

Galon, L.; Ferreira, F. A.; Silva, A. A.; Concenço, G.; Ferreira, E.A.; Barbosa, M. H. P.; Silva, A. F.; Aspiazú, I; França, A. C.; Tironi, S. P. 2010. Influence of herbicides on the photosynthetic activity of sugarcane genotypes. Weed, 28, 591-597.

Garcia, F. H. S.; Matute, A. F. M.; Silva, L. C. da; Santos, H. R. B.; Botelho, D. dos S.; Rodrigues, M.; Barbosa, J. P. R. A. D. 2019. Physiological analysis in coffee seedlings showing brown eye spot under different irrigation levels. Summa Phytopathologica, 45, 83-88. https://doi.org/10.1590/0100-5405/185711

Grzesiak, M. T.; Janowiak, F.; Szczyrek, P.; Katarzyna, K.; Ostrowska, A.; Rut, G.; Hura, T.; Rzepka A.; Grzesiak, S. 2016. Impact of soil compaction stress combined with drought or waterlogging on physiological and biochemical markers in two maize hybrids. Acta Physiologiae Plantarum, 38, 1-15. https://doi.org/10.1007/s11738-016-2128-4

Guerra, A. M. N. M.; Costa, A. C. M.; Tavares, P. R. F. 2017. Photosynthetic activity and yield of lettuce grown under shading. Technical Agricultural Magazine, 38, 125-132

Guimarães, P. T. G.; Garcia, A. W. R.; Venegas, V. H. A.; Prezotti, L. C.; Viana, A. E.; Malavolta, E.; Corrêa, J. B.; Lopes, A. S.; Nogueira, F. D.; Monteiro, A. V. C.; Oliveira, J. A. de. 1999. Cafeeiro. In: Ribeiro, A. C.; Gontijo, P. T.; Alvarez, V. H. [eds.]. Minas Gerais State Soil Fertility Commission. Recommendations for the use of correctives and fertilizers in Minas Gerais: 5th approach, pp. 289-302.

International Coffee Organization-ICO: Trade Statistics Tables. Available at: https://www.conab.gov.br. Access at: May 6, 2019.

Kamimura, K. M.; Dias Junior, M. de S.; Guimarães, P. T. G.; Santos, G. R. dos; Oliveira, M. S. de. 2012. Load bearing capacity of a Red-Yellow Latosol in a coffee plantation. Brazilian Journal of Soil Science, 36, 1457-1465. https://doi.org/10.1590/S0100-06832012000500009

Lanna, G. B. M.; Reis, R. P. 2012. Influence of harvest mechanization in economic and financial viability of coffee farming in southern Minas Gerais. Coffee Science, 7, 110-121.

Liu, X.; Li, F.; Zhang, Y.; Yang, Q. L. 2016. Effects of deficit irrigation on yield and nutritional quality of Arabica coffee (Coffea arabica) under different N rates in dry and hot region of southwest China. Agricultural Water Management, 172, 1-8. http://dx.doi.org/10.1016/j.agwat.2016.04.007

Moreira, S. D.; França, A. C.; Rocha, W. W.; Tibães, E. S. R.; Neiva Júnior. 2018. Inoculation with mycorrhizal fungi on the growth and tolerance to water deficit of coffee plants. Brazilian Journal of Agricultural and Environmental Engineering, 22, 747-752. https://doi.org/10.1590/1807-1929/agriambi.v22n11p747-752

National Supply Company - CONAB: Coffee Newsletter January 2019. Available at: https://www.conab.gov.br. Access at: May 6, 2019

Oliveira, V. S.; Rolim, M. M.; Vasconcelos, R. F. B.; Costa, Y. D. J.; Pedrosa, E. M. R. 2010. Compaction of a Ultisol submitted to different managements. Brazilian Journal of Agricultural and Environmental Engineering, 14, 914-920. https://doi.org/10.1590/S1415-43662010000900002

Oliveira, P. R. de; Centurion, M. A. P da C.; Franco, H. B. J.; Centurion, J. F. 2012. Physical quality of an oxisol under soybean at different compaction and irrigation levels. Brazilian Journal of Soil Science, 36, 587-597. http://dx.doi.org/10.1590/S0100-06832012000200028

Palma, M. A. Z.; Volpato, C. E. S.; Silva, F. C.; Souza, P. de; Silva, J. A. 2013. Soil penetration resistance in coffee plantations cultivated with mechanized and manual systems. Coffee Science, 8, 364-370.

Peloso, A. F.; Tatagiba, S. D.; Reis, E. F.; Pezzopane, J. E. M.; Amaral, J. F. T. 2017. Photosynthetic limitations in leaves of Arabic coffee promoted by the water deficit. Coffee Science, 12, 389-399.

Popova, L.; Dusschoten, D. V.; Nagel, K. A.; Fiorani, F.; Mazzolai, B. 2016. Plant root tortuosity: an indicator of root path formation in soil with different composition and density. Annals of Botany, 118, 685-698. https://doi.org/10.1093/aob/mcw057

Sakai, E.; Barbosa, E. A. A.; Silveira, J. M. de C.; Pires, R. C. de M. 2013. Coffea arabica (cv Catuaí) production and bean size under different population arrangements and soil water availability. Agricultural Engineering, 33, 145-156. https://doi.org/10.1590/S0100-69162013000100015

Sakai, E.; Barbosa, E. A. A.; Silveira, J. M. de C.; Pires, R. C. de M. 2015. Coffee productivity and root systems in cultivation schemes with different population arrangements and with and without drip irrigation. Agricultural Water Management, 148, 16-23. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2014.08.020

Santinato, F.; Ruas, R. A. A.; Silva, R. P. da; Duarte, A. P.; Santinato, R. 2015. Economic analysis of harvesting coffee using repeat operations. Coffee Science, 10, 402-411.

Santos, H. G. dos; Jacomine, P. K. T.; Anjos, L. H. C. dos; Oliveira, V. A. de; Lumbreras, J. F.; Coelho, M. R.; Almeida, J. A. de; Araújo Filho, J. C. de A.; Oliveira, J. B. de; Cunha, T. J. F. 2018. Brazilian System of Soil Classification, Brasília-DF, Fifth Edition. 356p.

Scalon, S. de P. Q.; Mussury, R. M.; Euzébio, V. L. de M.; Kodama, F. M.; Kissmann, C. 2011. Water stress in metabolism and initial growth of mutambo (Guazuma ulmifolia Lam.) seedlings. Forest Science, Santa Maria, 21, 655-662. https://doi.org/10.5902/198050984510

Silveira, D. C.; Melo Filho, J. F. do; Sacramento, J. A. S. do S.; Silveira, E. C. P. 2010. Relationship between the soil water content and root penetration resistance of a Dystrocohesive Yellow Argissol. Brazilian Journal of Soil Science, 34, 659-667. https://doi.org/10.1590/S0100-06832010000300007

Silveira, H. M.; Silva, D. V.; Carvalho, F. P. de; Castro Neto, M. D. de; Silva, A. A. da. 2012. Photosynthetic characteristics of cassava cultivars treated with fluazifop-p-butyl and fomesafen. Revista Agroambiente 6, 222-227.

Taiz, L.; Zeiger, E.; Moller, I. A.; Murphy, A. 2017. Physiology and plant development, Porto Alegre, Sixth Edition. 888p.

Tesfaye, S. G.; Ismail, M. R.; Ramlan, M. F.; Marziah, M.; Kausar, H. 2014. Effect of soil drying on rate of stress development, leaf gas exchange and proline accumulation in Robusta coffee (Coffea canephora Pierre ex Froehner) clones. Experimental Agriculture, 50, 458-479. https://doi.org/10.1017/S001447971300063X

Downloads

Publicado

2021-11-24

Como Citar

Dias, S. M. ., França, A. C. ., Silva, R. S. da, Carvalho, R. de C. R., & Aguiar, F. R. de. (2021). Interaction soil compaction and soil moisture in physiological responses of freshly planted coffee. Journal of Environmental Analysis and Progress, 6(4), 370–378. https://doi.org/10.24221/jeap.6.4.2021.4532.370-378

Edição

v. 6 n. 4 (2021): Journal of Environmental Analysis and Progress

Seção

Articles - Artigos

Licença

Copyright (c) 2021 Samuel Moreira Dias, André Cabral França, Ricardo Siqueira da Silva, Rita de Cassia Ribeiro Carvalho, Fabrício Resende de Aguiar

Creative Commons License

Este trabalho está licenciado sob uma licença Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.

Material protegido por direitos autorais e plágio. No caso de material com direitos autorais ser reproduzido no manuscrito, a atribuição integral deve ser informada no texto; um documento comprobatório de autorização deve ser enviado para a Comissão Editorial como documento suplementar. É da responsabilidade dos autores, não do JEAP ou dos editores ou revisores, informar, no artigo, a autoria de textos, dados, figuras, imagens e/ou mapas publicados anteriormente em outro lugar. Se existir alguma suspeita sobre a originalidade do material, a Comissão Editorial pode verificar o manuscrito por plágio. Nos casos em que trechos já publicados em outro documento for confirmado, o manuscrito será devolvido sem revisão adicional e sem a possibilidade de nova submissão. Autoplágio (ou seja, o uso de frases idênticas de documentos publicados anteriormente pelo mesmo autor) também não é aceitável.

Direitos autorais: Autor

Material protected by copyright and plagiarism rights. In the case of copyrighted material being reproduced in a manuscript, full attribution should be informed in the text; an authorization document is proving to be sent to the Editorial Board as a supplementary document. It is the responsibility of the authors, not JEAP or editors or reviewers, to inform, in the article, the authors of texts, data, graphics, images and maps previously published elsewhere. If there is any suspicion about the originality of the material, the Editorial Board can check the manuscript for plagiarism. Where plagiarism is confirmed, the document will be returned without further review and the possibility of a new submission. Self-plagiarism (i.e., the use of the same phrases previously published documents by any of the authors) is not acceptable.

Copyright: Author