Photosynthetic parameters and growth in seedlings of Bertholletia excelsa and Carapa guianensis in response to pre-acclimation to full sunlight and mild water stress

Abstract

Light and water are important factors that may limit the growth and development of higher plants. The aim of this study was to evaluate photosynthetic parameters and growth in seedlings of Bertholletia excelsa and Carapa guianensis in response to pre-acclimation to full sunlight and mild water stress. I used six independent pre-acclimation treatments (0, 90 (11h15-12h45), 180 (10h30-13h30), 360 (09h00-15h00), 540 (07h30-16h30) and 720 min (06h00-18h00)) varying the time of exposure to full sunlight (PFS) during 30 days, followed by whole-day outdoor exposure for 120 days. Before PFS, the plants were kept in a greenhouse at low light levels (0.8 mol m -2 day -1). The PFS of 0 min corresponded to plants constantly kept under greenhouse conditions. From the beginning to the end of the experiment, each PFS treatment was submitted to two water regimes: moderate water stress (MWS, pre-dawn leaf water potential (Ψ L ) of -500 to -700 kPa) and without water stress (WWS, Ψ L of -300 kPa, soil kept at field capacity). Plants under MWS received only a fraction of the amount of water applied to the well-watered ones. At the end of the 120-day-period under outdoor conditions, I evaluated light saturated photosynthesis (A max ), stomatal conductance (g s ), transpiration (E) and plant growth. Both A max and g s were higher for all plants under the PFS treatment. Stem diameter growth rate and A max were higher for C. guianensis subjected to MWS than in well-watered plants. The contrary was true for B. excelsa. The growth of seedlings was enhanced by exposure to full sunlight for 180 minutes in both species. However, plants of B. excelsa were sensitive to moderate water stress. The higher photosynthetic rates and faster growth of C. guianensis under full sun and moderate water stress make this species a promissory candidate to be tested in reforestation programs. KEYWORDS: Amazonia, forest tree species, photosynthesis, stomatal conductanceParâmetros fotossintéticos e crescimento em mudas de Bertholletia excelsa e Carapa guianensis em resposta a pré-aclimatação a pleno sol e estresse hídrico moderado RESUMO A luz e a água são importantes fatores que limitam o crescimento e o desenvolvimento das plantas. O objetivo deste estudo foi avaliar os paâmetros fotossintéticos e o crescimento em mudas de Bertholletia excelsa e Carapa guianensis em resposta a pré-aclimatação à luz solar plena e estresse hídrico moderado. Foram usados seis independentes tratamentos de pré-aclimatação a pleno sol (PFS), sendo estes de (0, 90 (11h15-12h45), 180 (10h30-13h30), 360 (09h00-15h00), 540 (07h30-16h30) e 720 min (06h00-18h00)) durante 30 dias seguidos por um período de exposição a pleno sol de 120 dias durante o dia todo. Antes da PFS, as plantas foram mantidas em casa de vegetação a baixos níveis de luz (0,8 mol m -2 dia -1 ). O PFS de 0 min correspondeu às plantas mantidas constatemente na casa de vegetação. Cada tratamento de PFS foi submetido desde o início até o final do experimento a dois regimes hídricos, denominado de estresse híd...

Growth and chlorophyll indices in seedlings of Calotropis procera (Aiton) W. T. Aiton submitted to different levels of shading

“…According to Azevedo (2014), when subjected to shading conditions, plants tend to increase chlorophyll a, b and total indexes in order to maximize light capture, a fact not found in the present work. In this sense, Lenhard et al (2013) stated that the increase of photosynthetic pigments in plants conducted under low light intensity is an alternative to optimize photophosphorylation and induce higher energy production and thus maximize their photosynthetic process.…”

“…De acordo com Azevedo (2014), ao serem submetidas a condições de sombreamento, as plantas tendem a aumentar os índices de clorofila a, b e total com o objetivo de maximizar a captura de luz, fato não constatado no presente trabalho. Nesse sentido, Lenhard et al (2013) afirmaram que o aumento dos pigmentos fotossintéticos em plantas conduzidas sob baixa intensidade luminosa é uma alternativa para otimizar a fotofosforilação e induzir a maior produção de energia e, assim, maximizar seu processo fotossintético.…”

Respostas ecofisiológicas de Aniba parviflora ao sombreamento

“…Incremento médio em altura (H), incremento médio em diâmetro do colo (D), número de folhas (NF), área foliar (AF) e área foliar específica (AFE) de mudas de Aniba parviflora aos 300 dias, em Santarém, PA. A AFE aumentou significativamente em função do aumento dos níveis de sombreamento (Tabela 2). O mesmo resultado foi encontrado para Handroanthus heptaphyllus (Borges et al, 2014), Swietenia macrophylla (Gonçalves et al, 2012;Azevedo & Marenco, 2012), Minquartia guianensis (Azevedo & Marenco, 2012), Bertholletia excelsa e Carapa guianensis (Azevedo, 2014), indicando que durante o desenvolvimento da planta o regime de luz pode afetar a estrutura foliar e partição de assimilados, sendo que as plantas cultivadas em baixa intensidade de luz muitas vezes têm folhas mais finas e maiores. Geralmente, estas alterações têm por objetivo aumentar a captação da luz incidente, aumentando a eficiência fotossintética da planta (Lambers et al, 1998).…”

“…Valores semelhantes foram encontrados por Souza et al (2011), Lenhard et al (2013) e Azevedo (2014), mostrando que a exposição prolongada das plantas à luz povocou a redução dos pigmentos fotossintéticos, como também pode ter induzido a fotoxidação. Plantas em condição de sombreamento tendem a aumentar a concentração de clorofila, para a maximização da captura de luz (Azevedo, 2014), com o aumento na proporção de clorofila b em relação à a (Critchley, 1999). Folhas cultivadas sob baixas intensidades de luz apresentam maiores teores de clorofila por unidade de peso, e folhas de sombra apresentam maior concentração de clorofila, quando comparadas às de sol.…”

Calibration of a multi-species model for chlorophyll estimation in seedlings of Neotropical tree species using hand-held leaf absorbance meters and spectral reflectance

“…Several studies showed that variations in chlorophyll content are related to plant photosynthetic capacity, development stage and environmental stresses (Kitajima & Hogan 2003, Ishida et al 2005, Mielke et al 2010, Grossnickle 2012, Campoe et al 2014, Costa-Azevedo 2014. Therefore, chlorophyll content is an important indicator of photosynthetic efficiency, carbon uptake, and fitness of plants and ecosystems (Pettorelli et al 2005, Grace et al 2007.…”