Leaf anatomy, physiology and vegetative growth of fertigated Coffee arabica L. trees after exposure to pruning

Authors

  • Daiane dos Santos Soares Universidade Federal de Lavras/UFLA, Departamento de Agricultura/DAG, Lavras, MG, Brasil. https://orcid.org/0000-0001-5132-8469
  • Elisângela Aparecida da Silva Universidade do Estado de Minas Gerais/UEMG, Departamento de Ciências Agrárias e Biológicas/DCAB, Frutal, MG, Brasil. https://orcid.org/0000-0002-3690-0612
  • Milene Alves de Figueiredo Carvalho Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária/Embrapa Café, Brasília, DF, Brasil. https://orcid.org/0000-0001-6138-8182
  • Fernanda Aparecida Castro Pereira Universidade Federal de Lavras/UFLA, Departamento de Biologia/DBI, Lavras, MG, Brasil. https://orcid.org/0000-0002-3356-2726
  • Rubens José Guimarães Universidade Federal de Lavras/UFLA, Departamento de Agricultura/DAG, Lavras, MG, Brasil. https://orcid.org/0000-0001-6391-2718

DOI:

https://doi.org/10.25186/.v16i.1962

Abstract

In coffee plants, fertigation can be an alternative way to minimize the negative effects exerted by drought and maximize fertilizer use efficiency. However, the fertilization recommendations for fertigated coffee trees are still not very specific, and the recommendations for rainfed crops are used. In addition, little is known about the nutritional requirements for fertigated coffee trees that have undergone the low recepa pruning treatment. Thus, the objective of this study was to evaluate the effects of different levels of nitrogen (N), phosphorus (P), and potassium (K) fertilizers on leaf anatomy, physiology, and vegetative growth of fertigated coffee trees (Coffea arabica L.) that have been under the low recepa pruning treatment. During the first five years of growth, the cultivar Topázio MG-1190 of the coffee crop received 10, 40, 70, 100, 130, and 160% of the fertilization levels recommended for the rainfed coffee crop. After this period, the crop was exposed to low recepa pruning. It was concluded that different doses of N, P, and K fertilizers modified the internal structure of coffee plant leaves, as well as physiological responses and plant growth; there was  stronger vegetative growth, sharper leaf blade, greater thickness of spongy parenchyma, larger phloem area, and higher xylem relative hydraulic conductivity as the N, P, and K fertilizer levels in fertigated coffee (Coffea arabica L.) plants, which received the low recepa pruning treatment, increased. This knowledge can be used as a solid basis for main fertilization recommendations for fertigated coffee trees after exposure to the low recepa pruning treatment.

Key words: Coffea arabica L.; Fertigation; Mineral nutrition; Pruning.

 

References

AGÊNCIA NACIONAL DE ÁGUAS E SANEAMENTO BÁSICO - ANA. Atlas irrigação: Uso da água na agricultura irrigada. 2 ed. Brasília, ANA, 2021, 130p.

ALEMAYEHU, Y. A.; ASFAW, S. L.; TIRFIE, T. A. Management options for coffee processing wastewater. A review. Journal of Material Cycles and Waste Management, 22(2):454-469, 2020.

ALVARES, C. A. et al. Köppen’s climate classification map for Brazil. Meteorologische Zeitschrift, 22(6):711-728, 2013.

ARANTES, K. R. et al. Desenvolvimento do cafeeiro (Coffea arabica L.) podado sob irrigação. Revista de Ciências Agro-Ambientais, 4(1):75-86, 2006.

ARANTES, K. R.; FARIA, M. A.; REZENDE, F. C. Recuperação do cafeeiro (Coffea arabica L.) após recepa, submetido a diferentes lâminas de água e parcelamentos de adubação. Acta Scientiarum Agronomy, 31(2):313-319, 2009.

ASSIS, G. A. de et al. Critical ranges for leaf nitrogen and potassium levels in coffee fertigated at the production phase. Revista Ciência Agronômica, 46(1):126-134, 2015.

BALIZA, D. P. et al. Trocas gasosas e características estruturais adaptativas de cafeeiros cultivados em diferentes níveis de radiação. Coffee Science, 7(3):250-258, 2012.

BATISTA, L. A. et al. Anatomia foliar e potencial hídrico na tolerância de cultivares de café ao estresse hídrico. Ciência Agronômica, 41(3):475-481, 2010.

CARVALHO, G. R. et al. Avaliação de produtividade de progênies de cafeeiro em dois sistemas de plantio. Ciência e Agrotecnologia, 30(5):838-843, 2006.

CASTANHEIRA, D. T. et al. Potencial de utilização de características anatômicas e fisiológicas na seleção de progênies de cafeeiro. Coffee Science, 11(3):375-386, 2016.

COCK, J. H et al. C3-C4 intermediate photosynthetic characteristics of cassava (Manihot esculenta Crantz) - II. Initial products of 14 CO2 fixation. Photosynthesis Research, 12:237-241, 1987.

COELHO, V. P. M. de. et al. Fertigation and growth regulator on coffee seedling production in tubes. Pesquisa Agropecuária Tropical, 48(4):350-357, 2018.

COMPANHIA NACIONAL DE ABASTECIMENTO - CONAB. Acompanhamento de safra brasileira, café: Primeiro levantamento, janeiro/ 2021. Available in: https://www.conab.gov.br/info-agro/safras/cafe. Access in: February,18,2021.

COSTA, A. R. et al. Número de ramos plagiotrópicos e produtividade de duas cultivares de cafeeiro utilizando irrigação por gotejamento. Revista Ciência Agronômica, 41(4):571-581, 2010.

CRAPARO, A. C. W. et al. Application of thermography for monitoring stomatal conductance of Coffea arabica under different shading systems. Science of The Total Environment, 609:755-763, 2017.

DICKISON, W. C. Intgrative plant anatomy. San Diego. Academic Press. 2000. 533p.

DOMINGHETTI, A. W. et al. Doses de fósforo e irrigação na nutrição foliar do cafeeiro. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, 18(12):1235-1240, 2014.

DUBBERSTEIN, D. et al. Influência da adubação no crescimento vegetativo de cafeeiros. Coffee Science, 12(2):197-206, 2017.

EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECUÁRIA - EMBRAPA. Sistema brasileiro de classificação de solos. 5 ed. Brasília: Embrapa, 2018, 356p.

GAMA, T. C. P. D. et al. Anatomia foliar, fisiologia e produtividade de cafeeiros em diferentes níveis de adubação. Coffee Science, 12(1):42-48, 2017.

GONÇALVES, J. C. Fechamento e poda dos cafezais. Campinas: CATE, 1970. 30p.

GUIMARÃES, P. T. G. et al. Cafeeiro. In: RIBEIRO, A. C.; GUIMARÃES, P. T. G.; ALVAREZ-VENEGAS, V. H. (Ed.). Recomendações para o uso de corretivos e fertilizantes em Minas Gerais: 5a aproximação. Viçosa, MG: CFSEMG, p. 289-302, 1999.

JOHANSEN, D. A. Plant microtechnique. 2a ed. New York: McGraw Hill, 1940. 523p.

KRAUS, J. E.; ARDUIN, M. Manual básico de métodos em morfologia vegetal. Rio de Janeiro: EDUR, 1997. 319p.

LARCHER, W. Ecofisiologia vegetal. RiMa Editora, São Carlos. 2000. 531p.

MARTÍNEZ-VILALTA, J. et al. A new look at water transport regulation in plants. New phytologist, 204(1):105-115, 2014.

MATIELLO, J. B. et al. Cultura de café no Brasil: Manual de recomendações. São Paulo: MAPA/PROCAFE, 2020. 716p.

MIGUEL, A. E.; MATIELLO, J. B.; ALMEIDA, S. R. Espaçamento e condução do cafeeiro. IN: ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA PARA A PESQUISA POTASSA E DO FOSFATO. Cultura do cafeeiro: Fatores que afetam a produtividade. Piracicaba, p.303-322, 1986.

MOREIRA, R. C. et al. Espaçamentos para cafeeiro (Coffea arabica L.) com e sem o emprego de irrigação. Acta Scientiarum. Agronomy, 26(1):73-78, 2004.

NASCIMENTO, E. A. et al. Alterações morfofisiológicas em folhas de cafeeiro (Coffea arabica L.) consorciado com seringueira (Hevea brasiliensis Muell. Arg.). Ciência Rural, 36(3):852-857, 2006.

OLIVEIRA, E. C.; MIGLIORANZA, E. Density and stomata distribution in cassava Manihot esculenta Crantz IAC 576-70. Scientia Agropecuaria, 5(3):135-140, 2014.

PILLITTERI, L. J.; DONG, J. Stomatal development in arabidopsis. The Arabidopsis Book. American Society of Plant Biologists, 11: e0162: 1-26, 2013.

PINTO, C. G. et al. Faixas críticas de teores foliares de nitrogênio, fósforo e potássio para o cafeeiro (Coffea arabica L.) fertirrigado para o primeiro ano pós-plantio. Coffee Science, 8 (4):530-538, 2013.

QUEIROZ-VOLTAN, R. B. et al. Caracterização da anatomia foliar de cafeeiros arábica em diferentes períodos sazonais. Revista Biotemas, 27(4):1-10, 2014.

R CORE TEAM. R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing. 2020. Vienna, Austria. Available in: <http://www.R-project.org>. Access in: January 25, 2022.

REZENDE, R. et al. Crescimento inicial de duas cultivares de cafeeiro em diferentes regimes hídricos e dosagens de fertirrigação. Engenharia Agrícola, 30(3):447‑458, 2010.

RIBEIRO, M. N. O. de. et al. Anatomia foliar de mandioca em função do potencial para tolerância à diferentes condições ambientais. Revista Ciência Agronômica, 43(2):354-361, 2012.

ROSOLEM, C. A.; LEITE, V. M. Coffee leaf and stem anatomy under boron deficiency. Revista Brasileira de Ciência do Solo, 31(3):477-483, 2007.

SAKAI, E. et al. Coffee productivity and root systems in cultivation schemes with different population arrangements and with and without drip irrigation. Agricultural water management, 148:16-23, 2015.

SANTINATO, R.; FERNANDES, A. L. T. Cultivo do cafeeiro irrigado por gotejamento. Uberaba - MG. 2012. 388p.

SHIMAZAKI, K. I. et al. Light regulation of stomatal movement. Annual Review of Plant Biology, 58(1):219-247, 2007.

SNEDECOR, G. W.; COCHRAN, W. G. Statistical methods. Eighth Edition, Iowa State University Press: Ames, 1989.491p.

SOBREIRA, F. M. et al. Adubação nitrogenada e potássica de cafeeiro fertirrigado na fase de formação em plantio adensado. Pesquisa Agropecuária Brasileira, 46(1):9-16, 2011.

SOUZA, T. C. de et al. Leaf plasticity in successive selection cycles of ‘Saracura’ maize in response to periodic soil flooding. Pesquisa Agropecuária Brasileira, Brasília, 45(1):16-24, 2010.

SRIDHAR, B. M. et al. Effects of Zn and Cd accumulation on structural and physiological characteristics of barley plants. Brazilian Journal of Plant Physiology, 19(1):15-22, 2007.

TATAGIBA, S. D.; PEZZOPANE, J. E. M.; REIS, E. F. Fotossíntese em Eucalyptus sob diferentes condições edafoclimáticas. Engenharia na Agricultura, 23(4):336-345, 2015.

TERASHIMA, I. et al. Leaf functional anatomy in relation to photosynthesis. Plant Physiology, 155(1):108-116, 2011.

VILLELA, G. M. et al. Faixas críticas de teores foliares de macronutrientes primários para cafeeiros fertirrigados em formação. Coffee Science, 10(3):271-279, 2015.

VOLTAN, R. B. Q.; FAHL, J. I.; CARELLI, M. L. C. Variação na anatomia foliar de cafeeiro submetidos a diferentes intensidades luminosas. Revista Brasileira de Fisiologia Vegetal, 4(2):99- 105, 1992. ZHANG, Z. X. et al. Effects of fertilization on the growth, photosynthesis, and biomass accumulation in juvenile plants of three coffee (Coffea arabica L.) cultivars. Photosynthetica, 55(1):134-143 2016.

ZIMMERMANN, M. H. Xylem structure and the ascent of sap. Springer-Verlag, Berlin, Germany, 1983. 143p.

Downloads

Published

2022-02-24

How to Cite

SOARES, D. dos S.; SILVA, E. A. da .; CARVALHO, M. A. de F. .; PEREIRA, F. A. C. . .; GUIMARÃES, R. J. . Leaf anatomy, physiology and vegetative growth of fertigated Coffee arabica L. trees after exposure to pruning. Coffee Science - ISSN 1984-3909, [S. l.], v. 16, p. e161962, 2022. DOI: 10.25186/.v16i.1962. Disponível em: http://www.coffeescience.ufla.br/index.php/Coffeescience/article/view/1962. Acesso em: 24 jun. 2022.