Programa Cooperativo sobre Tolerância de Eucalyptus Clonais aos Estresses Hídrico e Térmico

Os plantios clonais são hoje uma regra na eucaliptocultura, tanto nas áreas tradicionais de produção como nas novas fronteiras florestais. No entanto, enquanto nas áreas tradicionais há uma maior segurança quanto à adaptação e capacidade produtiva dos clones, em novas áreas há maiores riscos de perda de produtividade devido a estresses ambientais distintos daqueles de onde os clones foram selecionados.

Dentre os principais estresses ambientais que afetam negativamente o eucalipto, dois se destacam por estarem presentes nas novas fronteiras florestais, a saber: i) O estresse hídrico, principalmente nas regiões do centro-oeste, norte, nordeste e parte do sudeste do Brasil; e ii) O estresse térmico relacionado às elevadas temperaturas (acima de 36ºC) no Brasil tropical, ou às baixas temperaturas (abaixo de 5ºC), no sul do Brasil e Uruguai. Além disso, mesmo nas áreas tradicionais de plantio, os efeitos de variações de regime hídrico e térmico intra e inter-anual, devido às mudanças climáticas, impõe uma maior compreensão da sensibilidade de clones a esses estresses.

Atualmente, a obtenção de novos clones é baseada em programas de hibridação controlada, utilizando parentais que possuem características desejáveis de crescimento e, supostamente, também características morfológicas, fisiológicas ou bioquímicas (doravante denominadas ecofisiológicas) para tolerar os estresses ambientais ao quais suas progênies estarão submetidas ao longo de suas rotações.

Posteriormente, faz-se a seleção dos indivíduos dentro destas progênies que efetivamente herdaram o grupo de características desejadas dos parentais. Esta técnica de seleção representa um grande esforço em termos de cruzamentos de parentais, testes e seleção em campo de materiais potenciais para futuros testes clonais.

Uma alternativa a esta sistemática seria a possibilidade de “pré-selecionar” os parentais, ou “pré-selecionar” as progênies através de marcadores moleculares que sabidamente estivessem ligados a comportamentos ecofisiológicos desejáveis, como altas taxas de fotossíntese, baixas taxas de respiração, padrões de crescimento radicular, controle estomático eficiente, alta alocação de carbono para produção de madeira, arquitetura de copa adequada, tolerância à geada, elevado potencial hídrico celular, e de tantas outras possibilidades de comportamento ecofisiológico das árvores. Estes diferentes comportamentos ecofisiológicos, dentre os indivíduos de Eucalyptus, são comumente encontradas em campo, seja em teste de progênies híbridas ou em testes clonais.

Assim, devido às diferentes respostas dos clones ao déficit hídrico, às altas e baixas temperaturas, ou às geadas, por exemplo, podem-se investigar os processos ecofisiológicos da planta que levam a estes comportamentos por meio de um desenho experimental que contemple a variação do agente causador do estresse e a variação dos materiais genéticos, determinando não só o crescimento (DAP e Altura), mas os fluxos de carbono, água e nutrientes para caracterizar e “explicar fisiologicamente” o comportamento diferenciado entre os materiais testados.

Desta forma, o programa TECHS visa investigar com alto grau de acurácia os principais estresses ambientais que afetam a eucaliptocultura (hídrico e térmico), e como os distintos materiais genéticos respondem ecofisiologicamente frente aos mesmos.

Multidisciplinaridade do TECHS

Os resultados terão ampla aplicação nas áreas de manejo e melhoramento florestal, incluindo a efetiva modelagem ecofisiológica da eucaliptocultura clonal em nível regional, com validação de fatores ambientais e genéticos. É neste ponto principalmente que o programa Promab, que realiza o monitoramento de mais de 15 microbacias distribuídas em diversos locais do Brasil, tem alto potencial de colaboração com o programa TECHS, uma vez que o entendimento dos ciclos hidrológicos na escala da microbacia requer informações em nível de povoamento e das árvores (clones), de modo a avaliar os impactos da mudança de material genético na paisagem sobre os recursos hídricos.

Entende-se também, que vários esforços isolados de testes clonais instalados pelo Brasil podem se unir formando uma rede de testes clonais em nível nacional com o apoio científico do IPEF, visando caracterizar o comportamento ecofisiológico dos clones e agregando vários grupos de pesquisadores das mais diversas áreas do conhecimento florestal, tais como fisiologia, hidrologia, nutrição, melhoramento, biotecnologia, entomologia e fitopatologia. Claramente, o avanço eficaz para um próximo patamar seguro de produtividade florestal deverá estar ligado a esta compreensão genética-fisiológica no tocante aos estresses abióticos e bióticos.

Principais questões do TECHS

Identificar quais os mecanismos ecofisiológicos que explicam como os diferentes materiais genéticos conseguem tolerar, com maior ou menor grau de sucesso, o estresse hídrico, o qual está em geral associado a um estresse térmico de calor, é essencial para manter e elevar os padrões de produtividade nas áreas tradicionais e garantir o sucesso de plantios em áreas de fronteira.

Desta forma, existem cinco questões básicas a serem respondidas para se estimar a produtividade dos futuros plantios de Eucalyptus, seja em regiões tradicionais ou de novas fronteiras da eucaliptocultura:

• Como o crescimento dos plantios clonais de Eucalyptus é e será influenciado pelo clima? Em termos de Índice de Área Foliar, captura e alocação de C, e eficiência do uso da luz?
• Como os clones, em distintos espaçamentos, irão interagir com os sítios e as variáveis climáticas?
• Quais mecanismos ecofisiológicos têm os clones mais adaptados aos estresses hídrico e térmico?
• Identificados os mecanismos, será possível desenvolver protocolos capazes de classificar um grande número de indivíduos dos programas de melhoramento?
• Como os clones, em diferentes ambientes e sob diferentes níveis de estresses, se comportarão frente a sua susceptibilidade a pragas e doenças (estresse biótico)?

Desta forma, o programa TECHS se propõe a responder a tais questionamentos utilizando-se de uma rede de 33 sítios experimentais (do norte do Pará até o Uruguai) e 18 clones com manipulação do regime hídrico e espaçamento de plantio. A rede do TECHS terá uso silvicultural imediato em termos de avaliação da adaptabilidade climática e susceptibilidade aos estresses abióticos e bióticos de clones chaves por todo o Brasil.

O desenho experimental possibilitará aos melhoristas, biotecnólogos, entomologistas, fitopatologistas melhor elucidação dos mecanismos de tolerância aos estresses hídrico e térmico, e tolerância a pragas e doenças, sua expressão gênica e seu uso em programas de melhoramento. Permitirá também aos silvicultores compreender em mais detalhes a interação espaçamento de plantio x genética x local, e seus efeitos no fechamento da copa, sobrevivência e produtividade final, auxiliando tremendamente em futuras tomadas de decisão. Além disso, o acompanhamento da dinâmica do IAF, por sítio e clone, possibilitará desenvolver ferramentas de monitoramento da qualidade e sanidade dos plantios.

Finalmente, o projeto irá fornecer um conjunto de informações necessárias para validar modelos ecofisiológicos que poderão extrapolar as informações dos sítios e clones pesquisados para outras situações do território nacional.

Histórico do TECHS

Com a finalização do projeto BEPP em 2009, diversas questões ligadas a produtividade de plantios de Eucalyptus e sua relação com o uso e eficiência de uso dos recursos (água, luz e nutrientes) foram respondidas com sucesso. Contudo, ao longo do projeto, novos questionamentos surgiram, basicamente sobre qual o efeito dos estresses ambientas (hídrico e térmico) sobre a produtividade. Desta forma o grupo de empresas do projeto BEPP, a Esalq/USP e a North Carolina State University decidiram por prosseguir com estudos relacionados a ecofisiologia do estresse sobre o Eucalyptus. Ao longo de 2010 e 2011 foram realizadas reuniões para a definição do projeto e aceitação das empresas ao programa TECHS, que oficializou-se com 26 empresas: Anglo American, Arauco, Arborgen, ArcelorMittal, Cenibra, CMPC, Comigo, Copener, Duratex, Eldorado, FCB, Fibria, Florestal Itaquari, Forestal Oriental, Gerdau, GMR, International Paper, Jari, Klabin, Lwarcel, Montes del Plata, Plantar, Rigesa, Suzano, V&M e Veracel.

Zoneamento climático do Brasil
Zoneamento climático do Brasil (Índice de Seca = ETPo/PPT – evapotranspiração potencial anual / precipitação anual) e os 33 sítios experimentais do TECHS.

A rede experimental do TECHS

O delineamento do TECHS visa “compreender a variação da adaptabilidade e produtividade de um grupo de clones de Eucalyptus numa ampla variação edafo-climática e de densidade populacional, e dentro de cada sítio, suas respostas à deficiência hídrica”.

A seleção dos locais das áreas experimentais do TECHS foi detalhadamente planejada, visando otimizar a instalação dos sítios, realizando uma análise climática conjunta objetivando alta diversidade ecológica entre os mesmos, com base em um mapa climático do Brasil em nível do hectare. Dentro de cada local, a localização de cada sítio foi definida pelas empresas, de forma a melhor representar sua região de interesse.

Após longas considerações sobre produtividade, plasticidade e fitossanidade, os geneticistas das empresas florestais que possuem programa de melhoramento genético definiram os 18 clones do TECHS. Estes clones representam os diferentes materiais genéticos em uso atualmente, mas com distintas características de pedigree, susceptibilidade aos estresses hídricos e térmicos. Busca-se diversidade de comportamentos ecofisiológicos dentro de níveis adequados de produtividade.

Dada a grande amplitude climática do Brasil, os clones foram divididos em 4 grupos, a saber: i) Clones tropicais e de regiões mais Úmidas (Tipo U); ii) Clones tropicais e de regiões mais Secas (Tipo S); iii) Clones de regiões subtropicais mais Frias (Tipo F); e iv) Clones intermediários e mais Plásticos (Tipo P).

Cada sítio do TECHS foi classificado em Tropical ou Subtropical, baseado na classificação climática detalhada de Köppen, onde cada sítio recebeu:

Sítios tropicais: 4 clones Tipo P, 4 clones Tipo U e 3 clones Tipo S
Sítios subtropicais: 4 clones Tipo P e 7 clones Tipo F.

Assim, os 4 clones Plásticos serão comuns a todos os ensaios, enquanto os demais 7 clones serão específicos de clima tropical (U ou S), e específicos de clima subtropical (F). O TECHS estará então trabalhando com 4 P + 3 U + 4 S + 7 F = 18 materiais genéticos, sendo que cada sítio terá 11 materiais genéticos, e que 4 sempre serão comuns entre todos os locais.

A manipulação do regime hídrico será efetuada pela técnica da “exclusão de chuva”. Para quatro materiais genéticos pré-selecionados, uma parcela irá receber toda a chuva que ocorrer, e outra parcela, com exclusão de chuva, para reduzir a água que chega ao solo em 70% da chuva normal, devido à cobertura a ser feita em 30% da superfície da parcela. Assim, quatro materiais genéticos, em cada sítio, estarão sujeitos a dois níveis de aporte hídrico. Esta sistemática evita o uso da irrigação para avaliar o efeito da água, com instalação mais barata e de fácil manutenção, além de expressar valores mais realistas de efeito da água no sistema do que irrigação.

A variação da densidade populacional será estudada por meio do uso do delineamento “sistemático” de plantio. Em área contígua ao delineamento com exclusão de chuva será instalado um delineamento sistemático, assim chamado pois há uma variação contínua do espaçamento entre os tratamentos. Os espaçamentos simulados variam de 476 a 13.333 árvores por hectare, cobrindo toda a faixa plausível de espaçamento de plantios comerciais. Estudos com este tipo de delineamento mostraram que são tão eficazes quanto os tradicionais para avaliar o efeito do espaçamento no crescimento individual (m³/árvore) e produção total (m³/ha) do povoamento.

Alguns resultados

STAPE, J. L.; BINKLEY, D.; GRATTAPAGLIA, D.; CAMPOE, O.; ALVARES, C.; GOMES, F.; MATTOS, E.; OTTO, M.; HAKAMADA, R.; MORAES, M. T. Fatores hídricos e as decisões de silvicultura, de melhoramento e de proteção na eucaliptocultura. In: ENCONTRO BRASILEIRO DE SILVICULTURA, 3., 2014, Campinas. Anais...Curitiba: Embrapa Florestas, 2014. p. 81-98




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