INTRODUÇÃO
O lúpulo (Humulus lupulus L.) é uma planta perene, trepadeira, oriunda de regiões temperadas da Améri-ca do Norte, Europa e Ásia e utilizada principalmente na produção de cerveja. O Brasil é o terceiro maior produtor de cerveja no mundo, com uma produção de 140 milhões de hectolitros, ficando atrás apenas da China (460 milhões de hectolitros) e dos Estados Unidos da América (221 milhões de hectolitros). Grande parte do lúpulo utilizado na produção brasileira é importado dos Estados Unidos da América, Alemanha, República Checa e a China (Rodrigues et al., 2015). Estes países atingiram uma produção de 117633 to-neladas em uma área plantada de 60544 ha (International Hop Growers’ Convention, 2018). O lúpulo age como conservante natural e confere aroma e sabor à cerveja (Marcos et al., 2011; Peragine, 2011; Ribeiro de Oliveira et al., 2016; Sousa, 2005). O aroma produzido na cerveja está relacionado com o conteúdo de óleos essenciais presentes nas flores femininas do lúpulo, enquanto o sabor amargo está atrelado ao teor α-ácidos (Rosa e Afonso, 2015; Sawicka, 2021).
O Brasil não possui plantações de lúpulo em grande escala, pois são poucos os locais favoráveis ao seu cultivo. Locais entre as latitudes 35° a 55° nos Hemisférios Sul e Norte são os mais adequados para o cul-tivo (De Oliveira et al., 2019), principalmente porque o lúpulo exige temperaturas médias iguais ou menores que 19.5 °C, além do somatório de excesso hídrico igual ou menor que 100 mm (Thomé et al.,1999). Em adição, a propagação e condução das plantas, tanto do ponto de vista fitotécnico quanto da fertilidade do solo, pode interferir no crescimento e desenvolvimento da cultura e nos teores de óleos essenciais e de α-ácidos que a planta produz.
A propagação do lúpulo pode ser feita através de reprodução vegetativa, o que consiste em originar plantas idênticas à matriz. A estaquia é o principal meio de reprodução da cultura, o qual é um processo simples e prático, pois de apenas um ramo é possível produzir uma grande quantidade de mudas (Sposito et al., 2019). O enraizamento destas estacas depende de inúmeros fatores, como a idade da planta e nutrição mi-neral da planta matriz, luminosidade, temperatura, umidade e reguladores de crescimento. Os principais re-guladores vegetais relacionados com o processo de reprodução vegetal por estaquia são das famílias das auxinas e das citocininas. As auxinas, como o ácido indol-butírico (AIB), são reguladores vegetais capazes de induzir a formação e alongamento de hastes e caules no nível da planta, além de induzir a produção de diferentes raízes adventícias nos tecidos de folhas e caules recém retirados da planta mãe e formação de dominância apical (Alcantara-Cortez et al., 2019; Macháčková et al., 2008). Porém, o substrato no qual a estaca será inserida também deverá possuir características que promovam a aeração e disponibilidade de água e nutrientes de acordo com a exigência da planta (Cunha et al., 2006).
O lúpulo é uma cultura bastante exigente em fertilidade do solo. Segundo a recomendação de fertilizantes oficial do Reino Unido (Department for Environment, Food and Rural Affairs [DEFRA], 2010), a cultura se des-envolve adequadamente em pH 6,3-6,5, com teores de P disponível (método Olsen) acima de 41 mg kg-1 e K e Mg disponível (extração por nitrato de amônio) acima de 241 e 51 mg L-1, respectivamente. Estes valores podem ter magnitudes diferentes nos solos de altitude do Sul do Brasil, uma vez que o poder tampão nu-tricional e de acidez são diferentes dos solos europeus. Assim, a calibração da acidez e da disponibilidade de nutrientes para o cultivo do lúpulo pode ser uma chave para iniciar o desenvolvimento do cultivo desta planta que é altamente rentável.
Este trabalho teve o objetivo de: a) avaliara produção de mudas de lúpulo em diferentes substratos, com e sem aplicação de ácido indol-3-butírico; e b) verificar o desenvolvimento e a absorção de nutrientes pelas plantas de lúpulo crescidas em solo com diferentes valores de pH; e c) o desenvolvimento inicial da cultura com doses crescentes de potássio em um Latossolo da região Centro Sul do Paraná, Brasil.
MATERIAL E MÉTODOS
Descrição do local
O experimento foi desenvolvido em Palmas, na região Centro Sul do Paraná, Brasil (Figura 1). O município está sob influência do clima Cfb (classificação de Köppen - clima temperado com verão ameno [mês mais frio acima de 0 ºC e todos os meses com média abaixo de 22 °C]). As temperaturas máximas e mínimas anuais variam entre 22 e 23°C e 12 e 13°C, respectivamente, e a precipitação pluviométrica anual é de 2142 mm (Instituto agronômico do Paraná [IAPAR], 2020). A área experimental fica localizada à 1073 m de altitude (Figura 1).
Três experimentos foram conduzidos: a) produção de mudas de lúpulo em laboratório; b) desenvolvimento de lúpulo à campo em solo com diferentes valores de pH; e c) desenvolvimento inicial de mudas de lúpulo sob diferentes doses de potássio (K). Os experimentos foram conduzidos paralelamente, pois a ideia do primeiro experimento surgiu no decorrer da tentativa de produção de mudas de lúpulo para o segundo e terceiro experimento.
Experimento A: produção de mudas de lúpulo
A produção de mudas de lúpulo foi realizada pelo método de estacas oriundas de uma planta matriz. Foram produzidas 45 estacas que mediam de 10 a 12 cm e continham uma única folha. As estacas foram subme-tidas à dois tratamentos (2 fatores), imediatamente após sua produção. O primeiro fator experimental foi:
a) 30 estacas foram mergulhadas em solução de 1% de ácido indol-3-butírico por 10 segundos (Com AIB); e b) 15 estacas não tiveram contato com o AIB (Sem AIB). Essas estacas foram acomodadas em bandejas que continham 5 tipos de substratos (segundo fator experimental): a) substrato de casca de pinus triturada (CP); b) substrato comercial (SC); c) 60% turfa + 40% vermiculita (TV); d) 60% turfa + 20% vermiculita + 20% areia (TVA); e) turfa 60% + 40% cinza (TC). Assim, para cada substrato havia 6 repetições para as estacas com AIB e três repetições para as estacas sem AIB.
As estacas foram plantadas no dia 20/12/2018 e mantidas em sala com luminosidade controlada (12h de luz). Nos dias 28/01/2019 e 29/03/2019 (40 e 100 dias após o transplante [40 DAT e 100 DAT, respectiva-mente]), o número de brotos e sua altura foram avaliados. Ainda, 100 DAT mediu-se o índice SPAD relativo à clorofila A e total, com um clorofilômetro marca Falker (FalkerChlorophyll Index - clorofiLOGFalker).
Experimento B: desenvolvimento de lúpulo em solo com diferentes valores de pH
A avaliação do desenvolvimento do lúpulo em função pH do solo se deu por meio de covas. Cavou-se 32 covas de 96 dm3 (40 cm de comprimento x 40 cm de largura x 60 cm de profundidade) em um Latossolo (Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária [Embrapa], 2018) e Oxisol no Soil Taxonomy (SoilSurvey Staff, 2014). O solo retirado dessas covas foi homogeneizado e logo após coletou-se uma amostra para caracterização química, a qual indicou: pH= 4,5; Ca = 0,2 cmolc dm-3; Mg = 0,7 cmol c dm-3; Al = 1,0 cmolc dm-3; H+Al = 7,7 cmolc dm-3; K= 51 mg dm-3; P= 1,3 mg dm-3; matéria orgânica = 25,5 g dm-3; saturação por bases = 13%; e saturação por alumínio = 49%.
Os valores de pH foram ajustados para 4,5 (pH natural); 5,5; 6,0 e 6,5 com doses de 0, 178, 293 e 413 g dm-3 de calcário filler, que correspondem a 0; 3; 7; 6; 1 e 8,6 Mg ha-1, respectivamente (Comissao de Química e Fertilidade do Solo para os estados do Rio Grande do Sul e de Santa Catarina [CQFS-RS/SC], 2016). As doses de calcário foram aplicadas no início de outubro de 2018. Para isso, o corretivo foi homogeneizado na massa de solo correspondente a cada cova com auxílio de uma betoneira e, logo após, foi acomodado nas covas, totalizando 8 repetições por tratamento.
Como não existe recomendação oficial para o lúpulo no Brasil, o fertilizante fosfatado e potássico adiciona-do ao solo foi a dose necessária para aumentar os teores de P e K ao nível crítico (CQFS-RS/SC, 2016), mais a dose recomendada para a manutenção da cultura de acordo com a recomendação de adubação para o lúpulo do Reino Unido (DEFRA, 2010). Assim, no dia 26 de outubro de 2018, 44 g de superfosfato simples, 11g de cloreto de potássio e 11 g de ureia, correspondendo a 500 kg P2O5 ha-1, 400 kg K2O ha-1 e 300 kg N ha-1, respectivamente, foram incorporadas manualmente na camada 0-20 cm do solo. Ainda, 15 e 30 dias após o transplante, mais 11 g de ureia foram aplicados por cova.
Em cada cova foi instalado uma estaca, na qual possuía um fio de sisal que se estendia até um cabo a 7 m de altura. Esta estrutura foi montada de forma que as plantas recebessem insolação na maior parte do dia. As mudas de lúpulo foram transplantadas no dia 28 de outubro de 2018, com aproximadamente 15 cm de altura. As plantas foram manejadas de forma a permitir o crescimento de apenas dois ramos, que foram conduzidos no fio de sisal.
Nos dias 20 de dezembro de 2018 e 28 de janeiro de 2019 (54 DAT e 92 DAT) mediu-se a altura das plantas e o índice SPAD relativo à clorofila A, B e total, com um clorofilômetro marca Falker (Falker Chlorophyll Index - clorofiLOGFalker). Em 29 de março de 2019, verificou-se clorose nas folhas, que indicava o início da senes-cência da cultura. Nesse momento a planta foi cortada ao nível do solo e 10 folhas do terço médio foram coletadas. A massa verde da parte aérea foi pesada e, em seguida, permaneceu por 72 h à 60 ºC em estufa de circulação de ar forçada para medir a massa seca. As 10 folhas coletadas separadamente foram secas nas condições descritas acima e moídas em um moinho Willey. Em seguida, procedeu-se a extração de elemen-tos com solução HCl 1 mol L-1, em banho-maria a 80°C (Silva et al., 2009). A solução foi passada em papel filtro. No extrato filtrado foram determinados os teores de Ca e Mg (espectrometria de absorção atômica), K (fotometria de chama), N (destilação seguida por titulação) e P (espectrometria de absorção molecular).
Experimento C: desenvolvimento inicial de lúpulo sob diferentes doses de K
O experimento para avaliar o desenvolvimento inicial de plantas de lúpulo com diferentes níveis de adubação potássica foi realizado com solo coletado da 0-20 cm de um Latossolo sob campo nativo. Os teores iniciais de K e P disponíveis eram de 79 e 2,55 mg kg-1, respectivamente, valor de pH de 5,5 e SMP 4,95. O pH do solo foi ajustado, com calcário, para 6,0, uma vez que é o pH indicado para o adequado desenvolvimento da maioria das culturas do Sul do Brasil e com o qual Oliveira (2016) obteve os melhores resultados. Tam-bém, realizou-se a adição de fertilizante fosfatado para atingir o nível crítico de disponibilidade do nutriente (CQFS-RS/SC, 2016). Esse solo foi misturado com areia (1:1), buscando uma maior aeração para o melhor desenvolvimento das mudas de lúpulo. Posteriormente, o solo foi transferido para vasos de 3 L e adiciona-dos cinco doses de adubação potássica: 0, 50, 125, 200 e 300 kg K2O ha-1. Os vasos foram dispostos em um delineamento inteiramente casualizado, com quatro repetições.
As plântulas de lúpulo tinham, em média, 5 cm quando foram transplantadas para os vasos. As plantas se desenvolveram por 37 dias, até serem colhidas. Neste momento, determinou-se a altura das plantas. Após, a massa vegetal foi seca e os teores de teores de P, K e Na da parte aérea e na raiz foram determinados (Silva et al., 2009). Ainda, coletou-se amostras de solos, nas quais verificou-se a disponibilidade P, K e Na, além dos valores de pH e índice SMP (Tedesco et al., 1995).
Analise estatística
Os resultados foram submetidos à ANOVA fatorial para o experimento A (dois fatores: AIB [2 níveis] X subs-tratos [5 níveis]), à ANOVA one-way para o experimento B e C (quatro níveis de pH de solo ou cinco doses de adubação potássica). Quando diferenças significativas foram encontradas (p<0,05), as médias foram comparadas pelo teste Tukey (α = 0,05; experimento A e B) ou por meio de análise de regressão (experi-mento C - doses de K2O versus teor de K disponível no solo e teor K na massa seca da raiz). Ainda, a taxa de sobrevivência, avaliada no experimento A, foi obtida pela percentagem de estacas que sobreviveram em relação ao total de estacas avaliadas. A análise estatística foi realizada com auxílio do software Statistix v.10.0 (Analytical Software, Tallahassee, Fl, USA).
RESULTADOS E DISCUSSÕES
Experimento A: produção de mudas de lúpulo
Os dados de sobrevivência das estacas de lúpulo não foram submetidas à analise estatística tradicional, mas indicam algumas tendências quanto aos tratamentos aplicados. As estacas que não receberam o tratamento com AIB tiveram uma taxa de sobrevivência de 93%, enquanto as estacas que foram expostas ao AIB, a taxa de sobrevivência foi de apenas 57%. A taxa e sobrevivência em função do substrato foi de 78% para o SC e TC, 67% com o uso de CP e TV e 56% para TVA. A menor taxa de sobrevivência observada nas estacas expostas à ação do AIB poderia ser devido a alta concentração utilizada. Quando em concen-trações muito elevadas, as auxinas passam a exercer toxidade as plantas e ocasionam efeito herbicida (HRAC, 2013). A concentração de AIB a ser utilizada depende de algumas variáveis como o tipo e tamanho do material vegetal. Em geral estacas lenhosas e de maior tamanho suportam uma concentração maior da auxina, do que estacas do tipo herbácea e de menor tamanho (Peralta et al., 2017; Souza et al., 2018). No entanto, o fator determinante da concentração é a espécie da planta (De Alvarenga e Carvalho, 1983). Baixas concentrações de 1500 e 2000 mg L-1 reduziram o percentual de plantas com brotação nas espé-cies de Passiflora caeruleae Morus sp, respectivamente (De Medeiros et al., 2017; Mayer et al., 2017). Já em plantas da espécie Vaccinium myrtillus e Sapium glandulatum, o uso de até 8000 mg L-1 não ocasionou danos por toxidade (Ferreira et al., 2009; Peña et al., 2012). Outras espécies mais tolerantes, a concentração pode chegar até 20000 mg L-1 sem qualquer efeito prejudicial (Sánchez et al., 1998).
Aspectos químicos e físicos tais como, a disponibilidade de nutrientes, ausência de elementos tóxicos, densidade, capacidade de aeração e armazenamento de água, são alguns dos principais fatores que in-terferem na escolha e na qualidade de um substrato. Os substratos SC e TC disponibilizam nutrientes fun-damentais para o desenvolvimento inicial das estacas. Os demais substratos têm menor de nutrientes ou mesmo inertes como a casca de pinus (CP), a vermiculita (TV) e a areia (TVA). Embora em muitas espécies não seja necessário o fornecimento de nutrientes durante a propagação, existem plantas em que a adição de nutrientes na fase inicial é benéfica. Gomes e Krinski (2018) observaram que o uso de substratos que disponibilizam nutrientes ou a adição externa de fertilizantes resultou em melhoria no índice de sobrevivên-cia das estacas de Piper crassinervium Kunth.
O substrato também influencia na sustentação das estacas, na disponibilidade de água e oxigênio no meio para o enraizamento. A adição de vermiculita nos tratamentos TV e TVA pode ter levado a uma redução na densidade do composto e aumento da retenção de água - vermiculita tem valor de densidade menor e maior retenção de água, quando comparada ao SC e TC (Pêgo et al., 2019). Normalmente, substratos de baixa densidade não são capazes de suportar o crescimento de plantas, por outro lado densidades ele-vadas ocasionam efeito inverso e retardam e dificultam o desenvolvimento radicular (Dos Santos, 2006; Pagliarini et al., 2015). Fagherazzi et al. (2018) testaram diferentes relações de substratos compostos por turfa e casca de arroz no enraizamento de estacas herbáceas das cultivares de lúpulo Columbus e Yakima Gold. Os autores verificaram que a mescla entre os materiais é benéfica, pois, altera a relação entre os macroporos e microporos possibilitando drenagem suficiente para que ocorra trocas gasosas ao mesmo tempo em que há armazenamento e fornecimento de água.
Para as estacas sobreviventes, as variáveis avaliadas não foram influenciadas pela interação dos fatores ou pelo tipo de substrato utilizado (p>0,05; Tabela 1). A altura de planta 40 DAT foi maior nas estacas que não receberam AIB (10,7 cm) do que naquelas que receberam (5,5 cm). Em contrapartida, o índice SPAD relativo à clorofila A e a clorofila total nos 100 DAT foram maiores nas plantas desenvolvidas de estacas tratadas com AIB (p<0,05; Tabela 1). O número de brotos e a altura das plantas 100 DAT não foram influenciadas pelo tratamento com AIB (p>0,05; Tabela 1). A menor altura das plantas que receberam o tratamento com o AIB aos 40 DAT também está relacionada a alta concentração utilizada.
Paulus et al. (2020) observaram que plantas de lúpulo tratadas com 1500 mg L-1 de AIB (dose 6 vezes menor que o aplicado neste estudo) apresentaram maior desenvolvimento de parte aérea, comprimento de raiz e número de folhas. Em adição, Machado et al. (2018) observaram que os efeitos positivos do AIB na propagação de lúpulo foram limitados até a concentração de 2800 mg L-1. De Alvarenga e Carvalho (1983) verificaram que há um efeito quadrático do estimulador com auxinas, como o AIB, aplicadas em estacas de frutíferas. A concentração de AIB utilizada em nosso estudo pode ter diminuído o vigor das raízes e reper-cutido em plantas menores aos 40 DAT (Tabela 1). Oliveira et al. (2009) observaram que o número de raízes aumenta em função da concentrações de AIB, porém, se atinge um máximo e a partir desse a quantidade de raízes começa declinar.
Além de ser importante nos processos de divisão e alongamento celular, as auxinas são antagônicas a fitormônios de senescência. Isso justifica os maiores teores de clorofila (índice SPAD) nas plantas tratadas com AIB. Pois, a auxina pode ter inibido a produção de etileno e retardado a senescência bem como a de-gradação de moléculas como a da clorofila (Lim et al., 2007; Suttle e Hultstrand, 1991).
Experimento B: desenvolvimento da cultura do lúpulo em solo com diferentes valores de pH
A produção de massa verde, massa seca, altura das plantas 92 DAT (H61) foram maiores para as plantas crescidas em solo com pH 5,5 do que com pH 4,5 (p<0,05; Tabela 2). O pH de 4,5 foi prejudicial à cultura, já que o melhor desenvolvimento do lúpulo ocorre em um pH em torno de 6,5 a 7,0 ( Souza, 2005; Sposito et al., 2019). Valores baixos de pH do solo tendem a influenciar a disponibilidade de nutrientes e o teor de Al3+. De uma maneira geral, à medida que o valor de pH do solo diminui também há uma diminuição na disponibi-lidade de nutrientes aniônicos (como P, S e N) e aumento no teor de Al3+, o qual influencia negativamente o desenvolvimento das raízes (Barber, 1995; Moraes e Gusmão, 2021) afetando o desenvolvimento da planta. Oliveira et al. (2019) avaliaram o efeito de diferentes valores de pH de um Cambissolo Háplico sobre o des-envolvimento de lúpulo e observaram que a altura de planta foi maior em solos com pH 5,5 do que em solos com pH 5,0, 6,0 ou 6,5, enquanto que a massa seca das plantas não foi influenciada. Entretanto, a cultura tolera uma faixa de pH bastante ampla, podendo estar entre 4,8 e 8,0 (Amoriello, 2019). Possivelmente, este o motivo que teores de macronutrientes nas folhas de lúpulo apresentaram diferenças não significativas em função dos valores de pH de solo estudado (Tabela 3).
O teor de clorofila das plantas aos 92 DAT também foi influenciado pelo pH do solo (Tabela 4). As plantas cultivadas em solo com valores de pH de 4,5 ou 5,5 apresentaram os maiores índices SPAD. Esta resposta pode estar relacionada como efeito do pH do solo na disponibilidade e dinâmica dos nutrientes - a dispo-nibilidade do Fe é inversamente proporcional ao pH do solo. O Fe não é um constituinte direto da clorofila, entretanto, a protoporfirina, anel orgânico heterocíclico, possui em seu centro um átomo de Fe, denominado grupo heme, a qual é uma precursora da clorofila. O Fe também é necessário para a conversão da proto-porfirina em protoclorofilida, molécula intermediária da biossíntese de clorofila (Barker e Pilbeam, 2006; Marschner, 2012; Wang et al., 2017).
Experimento C: desenvolvimento inicial da cultura do lúpulo sob diferentes doses de K
A aplicação de doses de K2O aumentou o teor de K disponível no solo e na massa seca de raiz (p≤0,05; Figura 2). Isso se deve pela aplicação das doses crescentes do fertilizante, que libera uma grande quanti-dade de K para a solução do solo, o que resulta em uma maior disponibilidade deste nutriente. Com este incremento do nutriente, aumenta a diferença de potencial osmótico entre a solução do solo e a raiz da planta, o que leva a maior absorção do nutriente (Taiz et al., 2017). Além disso, de forma geral, as plantas possuem uma maior demanda por K em sua fase inicial, podendo acumular até 40% de todo o K necessário para o seu desenvolvimento nesta fase (Karlen et al., 1988).
Ainda, tanto a maior disponibilidade como o acúmulo de K nas raízes se devem ao pH do solo, que se man-teve em um valor médio de 6,4. Os resultados corroboram com o trabalho de Oliveira (2016), que também verificou acúmulo de K na raiz do lúpulo em solo com valor de pH próximo a 6,0. O lúpulo é uma cultura muito exigente em fertilizante potássico e requer o nutriente em nível alto no solo (Marcos et al., 2011). Por outro lado, os teores de Na e P no tecido radicular não variaram em função das doses de K estudadas. Os valores de pH e o índice SMP do solo não mostraram alterações com as diferentes doses do fertilizante aplicado (Tabela 5). Durante a solubilização do fertilizante potássico, na forma de KCl, não ocorre a libe-ração de íon H+ ou de hidroxilas, o que não lhe confere poder de alterações no pH do solo. Isso foi obser-vado por Catani e Gallo (1954), em que a aplicação de K, através de KCl, apresentou pouca ou nenhuma influência no pH do solo. Da mesma forma, os teores de P e Na do solo não foram influenciados, já que, todas as unidades experimentais receberam a mesma dose de fertilizante fosfatado e não houve interação com a adubação potássica. As concentrações de macronutrientes na parte aérea da planta não apresenta-ram diferença em relação as doses de K2O aplicadas (p>0,05; Tabela 6).
Contudo, trabalhos futuros devem ser conduzidos até o final do ciclo da cultura, a fim de avaliar a fase reprodutiva e a dinâmica do K neste período, já que, normalmente, plantas na fase adulta requerem maiores concentrações de K da solução do solo. Este estudo permitiria avaliar a exigência em fertilização potássica da cultura ao longo do ciclo, tanto para identificar a translocação do K para a parte aérea, como para verificar se a planta apresenta melhoria na sustentação de sua massa vegetal.
CONCLUSÃO
A brotação e a sobrevivência de estacas de lúpulo, aparentemente, são influenciadas pelo tipo de substrato utilizado para a produção, porém o mergulho das estacas em AIB diminui sua brotação. Estudos mais es-pecíficos sobre o tema e com avaliações estatísticas poderiam trazer informações mais precisas.
O solo com pH do solo 5,5 permite o melhor crescimento das plantas no primeiro ano de plantio, porém a absorção de nutrientes a planta não é influenciada pelo pH do solo. Em adição, plantas cultivadas em solo com valores de pH de solo 6,0 e 6,5 tendem a diminuir a concentração de clorofila nas folhas.
O aumento da dosagem de K2O aumenta os teores de K no solo, permitindo que a planta de lúpulo absorva e acumule maior quantidade de K nas raízes. Todavia, na fase inicial de desenvolvimento do lúpulo, aparen-temente, há pouca translocação de K para a parte aérea da planta.