Palavras-chave: Arachis, BLUP, dados longitudinais, leguminosas forrageiras, parâmetros genéticos, REML

Revista Brasileira de Zootecnia © 2008 Sociedade Brasileira de Zootecnia ISSN impresso: 1516-3598 ISSN on-line: 1806-9290 www.sbz.org.br

R. Bras. Zootec., v.37, n.11, p.1905-1911, 2008

Seleção de genótipos de amendoim forrageiro para cobertura do solo e produção de biomassa aérea no período de estabelecimento utilizando-se metodologia de modelos mistos1 Giselle Mariano Lessa de Assis2, Judson Ferreira Valentim2, José Marques Carneiro Júnior2, José Marlo Araújo de Azevedo3, Aliedson Sampaio Ferreira2 1

Projeto financiado parcialmente com recursos do Banco da Amazônia e do FDCT/FUNTAC. Embrapa Acre, BR 364, km 14, CP 321, CEP: 69908-970, Rio Branco, AC. 3 Universidade Federal do Acre. 2

RESUMO - Objetivou-se estimar parâmetros genéticos e selecionar genótipos de amendoim forrageiro para maior cobertura do solo e produção de biomassa aérea durante o período de estabelecimento nas condições ambientais do Acre. A área experimental foi estabelecida em dezembro de 2005. O experimento foi realizado em delineamento de blocos ao acaso com quatro repetições utilizando-se 21 genótipos de amendoim forrageiro, incluindo três cultivares (Amarillo, Alqueire 1 e Belmonte). A seleção dos genótipos foi realizada considerando a cobertura do solo e a produção de matéria seca. As avaliações de cobertura do solo foram realizadas entre janeiro e outubro de 2006, em intervalos de quatro semanas. A produção de matéria seca foi mensurada 304 dias após o plantio. Os componentes de variância foram estimados pelo Método da Máxima Verossimilhança Restrita (REML) e os valores genotípicos foram preditos pelo método da Melhor Predição Linear Não-Viesada (BLUP), conforme metodologia dos modelos mistos.Verificou-se a presença de variabilidade genética para ambas as características. As herdabilidades individuais foram de magnitude mediana, com valores de 0,36 a 0,58 para as características cobertura do solo e produção de matéria seca, respectivamente. A maior variabilidade entre os genótipos para cobertura do solo ocorreu entre a 12 a e a 16 a semana após o plantio, indicando que esse intervalo é o mais adequado para a seleção de genótipos de cobertura mais rápida do solo. Os valores genotípicos para produção de matéria seca variaram de 1.609 a 4.132 kg/ha para os genótipos BRA 015083 e BRA 040550, respectivamente. Os genótipos selecionados para maior cobertura do solo e produção de biomassa aérea durante o período de estabelecimento foram Belmonte, Amarillo, BRA 040550, BRA 039187, Alqueire 1, BRA 039799 e BRA 035033. Palavras-chave: Arachis, BLUP, dados longitudinais, leguminosas forrageiras, parâmetros genéticos, REML

Selection of forage peanut genotypes for ground cover and aerial biomass production during establishment period using mixed model methodology ABSTRACT - This study aimed to estimate genetic parameters and to select genotypes of forage peanut with greater ground cover and aerial biomass production during establishment period in the environmental conditions of Acre. The experiment was planted in December/2005, in a randomized block with four repetitions. Twenty one genotypes of forage peanut were evaluated, including three cultivars: Amarillo, Alqueire 1, and Belmonte. Genotype selection was based on ground cover and dry matter production. The ground cover evaluations took place between January and October 2006, at intervals of approximately four weeks. The dry matter production was measured 304 days after planting. The variance components were estimated by Restricted Maximum Likelihood Method (REML) and genotypic values were predicted by Best Linear Unbiased Prediction (BLUP), according the methodology of mixed models. Presence of genetic variability was verified for both traits. Individual heritabilities in the wide sense were of medium magnitude, presenting values of 0.36 to 0.58 for the traits ground cover and dry matter production, respectively. The largest variability among genotypes for ground cover occurred between the 12th and 16 th week after planting, indicating that this interval is the most appropriate to select genotypes that cover the ground more quickly. Genotypic values for dry matter production ranged from 1,609 to 4,132 kg/ha for genotypes BRA 015083 and BRA 040550, respectively. The genotypes selected for greater ground cover and aerial biomass production during establishment period were Belmonte, Amarillo, BRA 040550, BRA 039187, Alqueire 1, BRA 039799 and BRA 035033. Key Words: Arachis, BLUP, forage legumes, genetic parameters, longitudinal data, REML

Este artigo foi recebido em 13/7/2007 e aprovado em 12/5/2008. Correspondências devem ser enviadas para [email protected].

1906

Assis et al.

Introdução As pastagens cultivadas brasileiras são pouco diversificadas e constituídas principalmente por espécies de Brachiaria. Os cultivares mais utilizados são apomíticos, o que torna as pastagens ainda mais vulneráveis geneticamente. Um exemplo atual dessa vulnerabilidade é a ocorrência da síndrome da morte do capim-marandu nas regiões Norte e Centro-Oeste do País (Barbosa, 2006). Além da baixa diversificação, verifica-se a degradação das pastagens, que torna a atividade pouco eficiente, levando o produtor a desmatar áreas de alta biodiversidade, ocupadas por floresta tropical (Ribeiro et al., 2005). Esses problemas podem ser reduzidos com o uso de leguminosas forrageiras em consórcio com gramíneas, que tem como principais vantagens o aumento do valor nutritivo das pastagens e a fixação biológica de nitrogênio. O cultivo de leguminosas em pastagens no Brasil, no entanto, ainda é pouco comum, principalmente pelo fato de as leguminosas não serem persistentes no sistema, cujo manejo é usualmente voltado para atender às necessidades fisiológicas das gramíneas tropicais (grupo fotossintético C4), diferentes das leguminosas forrageiras (grupo fotossintético C3). Entre as causas do manejo inadequado das pastagens, destacam-se o uso de espécies de gramíneas e leguminosas incompatíveis, a utilização de misturas com grande quantidade de sementes da gramínea e pouca da leguminosa, o uso de queimadas para eliminar a forragem não consumida, o superpastejo durante o período de crescimento e a aplicação de herbicidas no controle de invasoras (Roberts, 1974; Roberts, 1982). Além desses fatores, o estabelecimento de cultivares não adaptados às condições brasileiras teve impacto negativo nas experiências com pastagens consorciadas (Pereira, 2001). Entre as leguminosas forrageiras tropicais, o amendoim forrageiro (Arachis pintoi Kaprovickas & Gregory) se destaca por manter associações estáveis com gramíneas agressivas sob pastejo intensivo por mais de dez anos (Kerridge, 1995), em virtude de suas características peculiares, que lhe conferem vantagens nos sistemas de consórcio (Pereira, 2001): permanência na pastagem mesmo sob condições de manejo adversas; resistência ao pastejo, pois seus estolões enraízam fortemente; pontos de crescimento meristemático bem protegidos; e boa reserva de sementes enterradas. No entanto, alguns autores ressaltam como desvantagem o lento estabelecimento do amendoim forrageiro (A. pintoi) (Argel & Pizarro, 1992; Pizarro & Carvalho, 1996). Estes resultados devem ser analisados com cautela, pois estes trabalhos se baseiam em poucos genótipos, sendo que, atualmente, existem coletados mais

de 200 acessos da secção Caulorrizhae (Peñaloza et al., 2005), entre os quais poucos foram avaliados quanto à velocidade de estabelecimento (Pizarro et al., 1993; Valentim et al., 2003). Os resultados dessas avaliações comprovam que existe variabilidade para a característica cobertura do solo. No trópico úmido, as altas temperaturas agem sobre o solo descoberto, acelerando a decomposição da matéria orgânica, e o vento e as chuvas favorecem a erosão e a compactação do solo. A rápida e eficiente cobertura do solo pelas plantas forrageiras é essencial para garantir a conservação dos nutrientes do solo e, conseqüentemente, a longevidade da pastagem. Além disso, o lento estabelecimento facilita a ocupação do solo por plantas daninhas (Dias Filho, 2005) e retarda a entrada dos animais na pastagem. Esse trabalho foi realizado com o objetivo de estimar parâmetros genéticos e selecionar genótipos de amendoim forrageiro para maior cobertura do solo e produção de biomassa aérea durante o período de estabelecimento, por meio da utilização de mudas, nas condições ambientais do Acre, adotando metodologia de modelos mistos.

Material e Métodos O experimento foi estabelecido no Campo Experimental da Embrapa Acre, em dezembro de 2005, em argissolo vermelho amarelo com textura média. O delineamento experimental utilizado foi o de blocos ao acaso com quatro repetições. Foram avaliados 21 genótipos de amendoim forrageiro: 11 acessos de Arachis pintoi Kaprovickas & Gregory; 4 de A. repens Handro; 2 híbridos intraespecíficos de A. pintoi (F1s), 1 híbrido interespecífico de A. pintoi × A. repens (F1) e 3 cultivares de A. pintoi (Tabela 1). Os genótipos foram plantados em parcelas de 6 m2 (2 m × 3 m), totalizando área útil de 2 m2. O plantio foi realizado com material vegetativo, em covas de 10 cm de profundidade, com espaçamento de 0,50 m entre covas e entre linhas. Os seguintes critérios foram utilizados para padronização das mudas: os estolões possuíam 20 a 30 cm de comprimento; em cada cova foram colocados dois estolões, cada um com cinco nós, de modo que três ficaram cobertos pelo solo. As mudas de todos os genótipos foram produzidas em viveiro, no próprio Campo Experimental, nas mesmas condições ambientais. A área experimental foi adubada conforme resultados da análise de solo, com calcário dolomítico (500 kg/ha) e aplicação de P2O5 (50 kg/ha), K2O (30 kg/ha) e FTE - micronutrientes (40 kg/ha) em cobertura. Foram realizadas capinas manuais durante o período experimental para controle das invasoras entre e dentro das parcelas. As características avaliadas foram cobertura do solo (%) e produção de matéria seca (kg/ha). A cobertura do solo © 2008 Sociedade Brasileira de Zootecnia

Seleção de genótipos de amendoim forrageiro para cobertura do solo e produção de biomassa aérea no período de...

foi avaliada em intervalos de aproximadamente quatro semanas, obtendo-se dez medições ao longo do período experimental. Em outubro de 2006, realizou-se o primeiro corte para quantificação da matéria seca acumulada no período de estabelecimento e análise da produção de matéria seca (kg/ha). A determinação da matéria seca foi realizada na área útil da parcela, cortando-se a biomassa aérea a 1 cm de altura do solo. As amostras foram secas em estufa de ventilação forçada a 55oC, por 72 horas. O seguinte modelo estatístico foi utilizado para cobertura do solo: y ijk= µ +g i+b j+m k+gb ij +gm ik+bm jk+eijk, em que µ = média geral; gi = efeito do genótipo i; bj = efeito do bloco j; mk = efeito da medição k; gbij = efeito da interação genótipos × blocos; gm ik = efeito da interação genótipos × medições; bm jk = efeito da interação blocos × medições; e e ijk = efeito residual. Para produção de matéria seca, o modelo utilizado não incluiu o efeito de medição e suas interações. Os parâmetros genéticos foram estimados pelo método de máxima verossimilhança restrita (REML) e os valores genotípicos foram preditos pelo método da melhor predição linear não-viesada (BLUP), conforme metodologia de modelos mistos (Henderson, 1984). Essa metodologia, inicialmente utilizada na avaliação genética animal, tem despertado o interesse de melhoristas vegetais, principalmente no melhoramento de culturas perenes. Entre outras características, permite a avaliação de elevado número de genótipos, pode ser aplicada a dados desbalanceados,

Tabela 1 - Genótipos de amendoim forrageiro avaliados durante o estabelecimento no período de dezembro de 2005 a outubro de 2006 BRA

Espécie

014931 033260 039799 035068 035041 035033 040894 030333 039187 014991 015083 035114 032352 034436 032379 032409 034142 040550 037036 031828 013251

A. pintoi A. repens A. pintoi A. pintoi x A. repens A. pintoi x A. pintoi A. pintoi x A. pintoi A. pintoi A. pintoi A. pintoi A. pintoi A. pintoi A. pintoi A. repens A. repens A. repens A. pintoi A. pintoi A. pintoi A. pintoi cv. Alqueire 1 A. pintoi cv. Belmonte A. pintoi cv. Amarillo

1907

considera as diversas medições no mesmo indivíduo ao longo do tempo, além de ser um método ótimo, que minimiza o erro quadrático médio. A acurácia seletiva foi estimada para ambas as características. A significância dos componentes de variância foi testada pelo Teste da Razão de Verossimilhança. Os valores genotípicos para cobertura do solo foram preditos para cada uma das medições, considerando, no entanto, a informação contida em todo o conjunto de dados. Os genótipos foram classificados conforme seu valor genotípico predito, tanto para cobertura do solo quanto para produção de matéria seca. A identificação dos genótipos superiores, considerando as duas características simultaneamente, foi realizada com base no índice proposto por Elston (1963) modificado, pois, em vez de se utilizar a média fenotípica, empregou-se o valor genotípico predito. Assim: I = ω1ω 2 , de modo que ω j = x j − k j , em que xj = valor genotípico predito do indivíduo j; k j = valor mínimo estabelecido. O valor mínimo estabelecido foi a média dos valores genotípicos, em que é considerado nulo nos casos em que ficou abaixo do nível mínimo preestabelecido. As análises foram realizadas por meio do programa SELEGEN (Resende, 2002).

Resultados e Discussão A variabilidade genotípica foi significativa para a produção de matéria seca (PMS) e para a cobertura do solo (CS), o que viabiliza a seleção de genótipos superiores (Tabela 2). As herdabilidades foram de magnitude mediana, o que comprova a importância de se realizar a seleção dos genótipos com base nos seus valores genotípicos e não nas médias observadas. Ressalta-se que a herdabilidade estimada foi a de sentido amplo, que envolve a variância genética aditiva e a de dominância, importante no melhoramento de plantas de propagação vegetativa, uma vez que, nesse caso, o genótipo é totalmente herdado. A acurácia seletiva, que corresponde à correlação entre o valor

Tabela 2 - Média geral, variância genotípica (V g), herdabilidade individual no sentido amplo (h 2) e acurácia ( rˆgˆg ) estimadas para cobertura do solo e produção de matéria seca de genótipos de amendoim forrageiro Característica

Média

Vg

h2

rˆgˆg

Cobertura do solo (%) Produção de MS (kg/ha)

58,13

157,65**

0,36**

0,92

3.131,94

687.384,42**

0,58**

0,92

** Significativo a 1% de probabilidade pelo Teste da Razão de Verossimilhança da deviance (teste de qui-quadrado, com um grau de liberdade).

© 2008 Sociedade Brasileira de Zootecnia

1908

Assis et al.

estende de outubro a abril (maio é a estação de transição entre a estação chuvosa e a seca) e a estação seca se estende de junho a agosto (setembro é o mês de transição entre a seca e a estação chuvosa). Na estação chuvosa, ocorre 80% da precipitação anual. Neste estudo, optou-se pela seleção baseada nos valores genotípicos preditos considerando os dados das quatro primeiras medições (Figura 1). A correlação entre os valores genotípicos para cobertura do solo, considerando as dez medições e, para cobertura do solo, considerando as quatro primeiras medições (16 semanas após o plantio), foi igual a 0,80 (P0,90) para ambas as características. A correlação entre os valores genotípicos preditos para cobertura do solo e produção de matéria seca foi igual a 0,85 (P