Desempenho agronômico e estudo fitoquímico de plantas de cobertura em sistema de plantio direto agroecológico de cebola

Abstract

O cultivo e a deposição da massa seca de plantas de cobertura em sistema de plantio direto agroecológico podem contribuir para a melhoria dos atributos químicos do solo e da produção de cebola (Allium cepa L.). A massa seca produzida pelas plantas de cobertura pode tornar-se tanto uma barreira física como química. Neste caso, o efeito se dá pela produção de compostos com potencial alelopático, reduzindo a emergência e o desenvolvimento de plantas espontâneas. O objetivo do presente trabalho foi avaliar o desempenho agronômico das plantas de cobertura Avena strigosa L., Secale cereale L. e Raphanus sativus L. e os seus efeitos sobre a emergência de plantas espontâneas, os atributos químicos do solo e a produtividade de cebola, bem como o perfil fenólico dessas espécies. Foram realizados estudos com amostras de solo e com as plantas de cobertura de um experimento conduzido a campo no município de Ituporanga (SC) entre os anos de 2009 a 2016. Os tratamentos implantados foram: testemunha com vegetação espontânea (VE), cevada (2010)/aveia-preta (CV/AV), centeio (CE), nabo-forrageiro (NF), nabo-forrageiro + centeio (NF+CE) e nabo-forrageiro + cevada/aveia-preta (NF+ CE/AV). Aos 60, 80 e 100 dias após a sua semeadura (DAS) a parte aérea foi coletada para a determinação da produção de massa seca. Em julho, as mudas de cebola foram transplantadas e em novembro foi avaliada a sua produtividade. Durante o cultivo da cebola, a produção de massa seca das plantas espontâneas foi determinada e as principais espécies identificadas. Após o acamamento das plantas de cobertura e da colheita da cebola, o solo da camada de 0-10 cm foi coletado e submetido à análise química. Em 2014 foi coletada a parte aérea das plantas de cobertura aos 60, 80 e 100 DAS e aos 15 e 30 dias após o acamamento das espécies (DAA) para a determinação do perfil fitoquímico com ênfase nos fenólicos, por meio de técnicas colorimétricas, cromatográficas e espectrofotométricas acopladas às análises quimiométricas (análise de componentes principais e análise de agrupamento). A aveia-preta, o centeio e o nabo-forrageiro, solteiros e consorciados, contribuíram para o aumento e a manutenção dos atributos químicos do solo e a produtividade total de cebola ao longo dos anos. Os maiores valores de P disponível, K trocável e saturação da CTCpH7,0 por bases ao longo dos anos, principalmente após a colheita da cebola, foram observados nos tratamentos com o cultivo e deposição da massa seca de plantas de cobertura, principalmente após a colheita da cebola. Os maiores efeitos de supressão das espécies espontâneas foram observados aos 45 dias após o plantio das mudas, o que corresponde ao início do período crítico de desenvolvimento da cebola e de maior competição com as plantas espontâneas. Em todas as épocas de avaliação e em todos os anos, o tratamento com plantas espontâneas apresentou a menor produção de massa seca e a menor produtividade de cebola, quando comparado com os tratamentos com a presença e deposição de plantas de cobertura do solo. As principais espécies de espontâneas encontradas nos diferentes tratamentos foram: Amaranthus lividus, Rumex obtusifolius, Bidens pilosa, Galinsoga parviflora, Stachys arvensis, Sonchus olereaceus, Artemisia verlotorum, Cyperus spp., Oxalis corniculada, Ipomea grandifolia, Sida glaziovii e Veronica pérsica. Em relação ao perfil fitoquímico, foram encontrados os ácidos trans-cinâmico, sinápico e 2-benzoxazolinona (BOA) na aveia-preta; os ácidos siríngico, sinápico e BOA no centeio; e o ácido sinápico e 6-metoxi-2,3-benzoxazolinona (MBOA) no nabo-forrageiro. Portanto, o consórcio de nabo-forrageiro com centeio ou com aveia-preta é recomendado, pois as três espécies apresentaram compostos químicos com potencial alelopático, sugerindo, em princípio, serem alternativas para o controle de plantas espontâneas. A análise exploratória dos espectros, por meio da aplicação da quimiometria, discriminou a espécie nabo-forrageiro das espécies de plantas de cobertura aveia-preta e centeio em relação ao perfil químico, tanto via UV-vis quanto no infravermelho próximo. O nabo-forrageiro, que apresentou os maiores conteúdos de fenólicos totais antes e após o acamamento, apresentou maiores teores quando as plantas já haviam florescido e encontravam-se em estádio de enchimento de grãos. O centeio apresentou maiores conteúdos no estádio de alongamento e a aveia-preta no estádio de florescimento. Entre os tempos de avaliação, a discriminação do perfil fenólico foi mais evidente aos 15 dias, quando todas as espécies já haviam sido acamadas. A combinação da espectroscopia NIR e análise multivariada por regressão por mínimos quadrados parciais permitiu o desenvolvimento de modelos de previsão de conteúdo de fenólicos e flavonoides com erros associados em média de 10%. Por fim, em virtude do baixo custo, rapidez nas análises, fácil utilização e por dispensar o uso de reagentes, recomenda-se a espectroscopia NIR associada à quimiometria para a análise exploratória e discriminatória de amostras de plantas.

Abstract : Cover crop growth and the placement of their residues may improve soil attributes and increase onion (Allium cepa L.) yield. Residues of cover crops act both as a physical production as a chemical barrier. In the latter case, compounds with allelopathic potential may reduce weed emergence. This work aimed to evaluate the agronomic performance of cover crops (Avena strigosa L., Secale cereale L., and Raphanus sativus L.), their effect on weed emergence, soil chemical attributes, onion yield, as well as their phenolic profile. Studies were carried out with soil samples, and cover crop shoots from an experiment carried out between 2009 to 2016 in Ituporanga, Southern Brazil. Treatments were control (fallow); barley (2010) or black oats; rye; oilseed radish; oilseed radish with rye; oilseed radish with barley or black oats. Plant shoots were collected to quantify dry matter yield at 60, 80, and 100 days after sowing (DAS). Onion seedlings were transplanted in July, and their yield was measured in November. Weed dry matter was measured, and the main species were identified during onion growth. Soil samples (0-10 cm depth) were collected and submitted to chemical analysis after cover crops were rolled down and after onion harvest. Cover crops shoots were collected in 2014 at 60, 80, and 100 DAS, and at 15 and 30 days after rolling down (DAR). Shoot phytochemical profiles were determined, with emphasis on phenolic compounds, using colorimetric, chromatographic and spectrophotometric techniques coupled with chemometric analyses (principal component analysis and cluster analysis). Black oats, rye and oilseed radish, single or intercropped, contributed to the increase and maintenance of soil chemical attributes and total onion yield over the years. The highest values of available P, exchangeable K, and base saturation (CECpH7.0) were observed, over the years, in treatments with cover crops, especially after onion harvest. The greatest effects on weed suppression occurred 45 days after seedling planting. That corresponds to the beginning of the critical period in onion development and increased competition with weeds. In all evaluation periods, in all years, the fallow treatment had the lowest plant yield and the lowest onion yield, as compared to treatments with cover crops. The main weed species found in different treatments were: Amaranthus lividus, Rumex obtusifolius, Bidens pilosa, Galinsoga parviflora, Stachys arvensis, Sonchus olereaceus, Artemisia verlotorum, Cyperus spp., Oxalis corniculada, Ipomea grandifolia, Sida glaziovii and Veronica persica. Phytochemical profiling found trans-cinnamic, synapic and 2-benzoxazolinone acids (BOA) in black oat; syringic acid, sinapic acid, and BOA in rye; and synapic acid, and 6-methoxy-2,3-benzoxazolinone (MBOA) in oilseed radish. Intercropping oilseed radish with rye or black oat is recommended since all three species had chemical compounds with allelopathic potential. They seem to be, therefore, alternatives for control of spontaneous vegetation. Exploratory spectra analysis of chemical profiles, using chemometrics, discriminated oilseed radish from black oats and rye by both UV-vis and near-infrared analyses. Oilseed radish, which presented the highest total phenolic content before and after cover crop rolling, showed higher levels when the plants had flowered and were in grain filling stage. On the other hand, rye had higher contents of phenolic compounds in the elongation stage, while black oats showed that behavior in the flowering stage. There was a phenolic profile sample discrimination between evaluation times, which was more evident at 15 days when all species had been rolled down. Combination of NIR spectroscopy and partial least squares regression multivariate analysis allowed prediction models development of phenolics and flavonoids content with associated errors averaging 10%. Finally, NIR spectroscopy associated with chemometrics low cost, short time for analysis, easy use, and no reagent use, lead to recommending those techniques for exploratory and discriminatory analysis of plant samples.