VARIABILIDADE DO δ13C EM FOLHAS DE CAFEEIRO E SUA CORRELAÇÃO COM A MASSA ESPECÍFICA FOLIAR EM SISTEMA DE CONSÓRCIO DE CAFÉ E BANANA

Introdução

O aumento das temperaturas globais e a intensificação dos eventos climáticos extremos ameaçam diretamente a produtividade agrícola e a disponibilidade de água, especialmente em regiões tropicais. Dado que a agricultura consome aproximadamente 69% da água doce retirada mundialmente a cada ano (FAO/UN-Water, 2021a), torna-se essencial adotar práticas mais eficientes e sustentáveis. Sistemas arborizados, como o consórcio entre café (Coffea arabica) e bananeiras (Musa spp.), têm sido propostos como alternativas viáveis para diversificar a produção, reduzir riscos e otimizar o uso dos recursos naturais (van Asten et al., 2011).

No entanto, mesmo em sistemas diversificados, o déficit hídrico permanece como um dos principais limitantes da produção agrícola. Nesse contexto, indicadores ecofisiológicos como o isótopo estável de carbono (δ¹³C) e a Massa Foliar por Área (MFA) oferecem ferramentas valiosas para avaliar a resposta das plantas ao estresse ambiental. O δ¹³C reflete o balanço entre a assimilação de carbono e a perda de água por transpiração, sendo amplamente reconhecido como um indicador da eficiência no uso da água (Farquhar et al., 1989). Estudos recentes reforçam a importância do δ¹³C como proxy para estresse hídrico em diversas culturas, incluindo banana e mandioca (Vantyghem et al., 2022; Van Laere et al., 2023).

Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi investigar a correlação entre MFA e δ¹³C em cafeeiros, visando contribuir para a seleção de estratégias mais resilientes às mudanças climáticas. A hipótese deste estudo é que plantas com maior MFA apresentam valores mais enriquecidos de δ¹³C, refletindo uma estratégia de maior eficiência no uso da água. 

Metodologia

O estudo foi realizado no Campo  Experimental Vale do Piranga da Empresa de Pesquisa Agropecuária de Minas Gerais (EPAMIG, localizada no município de Oratórios, Zona da Mata de Minas Gerais, Brasil. Foram selecionados cafeeiros da cultivar Catuaí Vermelho IAC 44 cultivados em sistema de consórcio com bananeiras. Dois tratamentos de manejo foram comparados: convencional (com uso de fertilizantes e defensivos químicos) e de base agroecológica (priorização de adubação com esterco bovino, manutenção de cobertura do solo sem uso de agrotóxicos).

Amostras foliares foram coletadas de plantas de ambos os tratamentos, abrangendo folhas localizadas em diferentes alturas da planta (terços superior, médio e inferior), diferentes orientações cardeais (leste, oeste e sul) e lados do galho (direito e esquerdo). Foram coletadas folhas jovens e maduras para garantir uma ampla representatividade morfológica.

A massa foliar por área (MFA) foi determinada por meio de perfurações circulares padronizadas realizadas nas folhas, seguidas de secagem em estufa a 65 °C até peso constante e posterior pesagem. A área de cada perfuração foi registrada para o cálculo da MFA (g.m⁻²).

Para a determinação do δ¹³C, o material foliar seco foi moído e analisado em um espectrômetro de massas isotópico. A variabilidade intra-foliar foi avaliada por meio da comparação de diferentes perfurações na mesma folha.  Análises estatísticas, incluindo testes de correlação de Pearson e análises de normalidade (teste de Shapiro-Wilk), foram realizadas utilizando o software R.

Resultados e Discussões

Os resultados mostraram uma correlação positiva e significativa entre os valores de δ¹³C e a MFA em folhas de cafeeiros. Folhas com maior MFA apresentaram valores mais enriquecidos de δ¹³C (Fig. 1A). Este padrão sugere que plantas com folhas estruturalmente mais densas adotam estratégias mais conservativas no uso da água, resultando em menor discriminação isotópica durante a assimilação de carbono, conforme apontado anteriormente na literatura (Farquhar et al., 1989).

A variabilidade intra-foliar, avaliada por meio de múltiplas perfurações em diferentes pontos das folhas, foi baixa. Embora algumas variações visuais tenham sido observadas, a análise estatística utilizando o teste de comparações múltiplas de Tukey indicou que essas diferenças não foram significativas (p > 0,05) para ambos os parâmetros avaliados, MFA e δ¹³C (Fig. 1B e 1C). Esses resultados indicam que a posição da perfuração dentro da folha não impacta de maneira relevante as medições, permitindo maior flexibilidade na coleta de amostras para análises isotópicas e de massa foliar. A análise de normalidade dos dados reforçou essa conclusão, indicando que uma única perfuração é representativa da folha como um todo para os propósitos deste estudo.

Fig. 1. A) Correlação positiva entre a Massa Foliar por Área (MFA) e o δ¹³C nas folhas amostradas. B) Variação da MFA em diferentes posições dentro da folha. C) Variação do δ¹³C em diferentes posições dentro da folha.

Conclusões

O estudo confirma a existência de uma correlação positiva entre MFA e δ¹³C em cafeeiros cultivados em sistemas consorciados com bananeiras. Folhas com maior MFA, indicativas de maior densidade estrutural, apresentam valores de δ¹³C mais enriquecidos, sugerindo uma maior eficiência no uso da água.

A baixa variabilidade intra-foliar observada reforça a viabilidade do uso de amostras simples para estudos isotópicos em folhas de café.

Esses resultados indicam que a MFA pode ser usada como um preditor funcional confiável para inferir estratégias de adaptação ao estresse hídrico em cafeeiros, contribuindo o que contribui para a seleção de genótipos e manejos mais resilientes às mudanças climáticas.

Agradecimentos

Agradecemos ao CNPq 306876/2021-3 e 141193/2024-7 e FAPERJ E-26/204.005/2024 pelas bolsas de pesquisa concedidas. À Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG) e ao Consórcio Pesquisa Café pelas bolsas e apoio financeiro à pesquisa. Agradecemos ao Carlos e Hugo da EPAMIG pelo apoio.

Referências 

FAO/UN-WATER (2021). Progress on change in water-use efficiency: global status and acceleration needs for SDG indicator 6.4.1, 2021. Rome: FAO. Available at: https://doi.org/10.4060/cb6413en.

FARQUHAR G.D., EHLERINGER J.R., HUBICK K.T. (1989). Carbon isotope discrimination and photosynthesis. Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology, 40, 503–537.

VAN ASTEN P.J.A., WAIREGI L.W.I., MUKASA D., URINGI N.O. (2011). Agronomic and economic benefits of coffee-banana intercropping in Uganda’s smallholder farming systems. Agricultural Systems, 104, 326–334. Available at: https://doi.org/10.1016/j.agsy.2010.12.004.

VAN LAERE J., MERCKX R., HOOD-NOWOTNY R., DERCON G. (2023). Water deficit and potassium affect carbon isotope composition in cassava bulk leaf material and extracted carbohydrates. Frontiers in Plant Science, 14, 1222558. Available at: https://doi.org/10.3389/fpls.2023.1222558.

VANTYGHEM M., MERCKX R., STEVENS B., HOOD-NOWOTNY R., SWENNEN R., DERCON G. (2022). The potential of stable carbon isotope ratios and leaf temperature as proxies for drought stress in banana under field conditions. Agricultural Water Management, 260, 107247. Available at: https://doi.org/10.1016/j.agwat.2021.107247.