Predição da germinação de sementes para quatorze espécies do Cerrado em função da temperatura e superação de dormência física com ajuste de modelo hidrotérmico em Bowdichia virgilioides
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Data de Publicação: | 2021 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFMT |
Texto Completo: | http://ri.ufmt.br/handle/1/5333 |
Resumo: | Seed germination is a decisive process, since the establishment and seedling survival depend on environmental factors after germination. Soil temperature and water potential are the main environmental regulators of germination and can be used in models to describe germination patterns, as well as provide fundamental parameters to predict occurrence of plants in different ecosystems. Also, predict germination and vulnerability of species in altered habitats, especially in case of future climate changes in the environment. Temperature also affects seed physical dormancy (PY) and determines the time and rate of permeable seeds. The objective was to quantify seed germination of 14 species occurring in the Cerrado based on thermal time and to evaluate the risk of species survival in global climate change scenarios; propose hydrothermal models to predict germination of Bowdichia virgilioides seeds; to quantify the thermal requirement for breaking PY in B. virgilioides seeds based on a thermal model and to relate the seed coat polymorphism with germinative characteristics. Seeds were collected in the warmer regions of the Cerrado, Mato Grosso state, in the Central Brazil region and placed to germinate in incubators. In the case of the 14 species, seeds were placed at constant temperatures of 10 to 50 °C and evaluated every hour or day. Germination rate (R (g)), based on the germination time of 50% of the seeds (T50) were used to determine cardinal temperatures. Germination predictions were made based on the IPCC scenarios of increasing global temperature. The base temperature (Tb) varied from 3.5 to 16.5 °C; maximum temperature (Tmax), from 35 to 50 °C and optimum temperatures (To) from 30 to 35 ° C. The estimated thermal time varied from 484 °C hour to 400 °C day at sub-optimal temperatures and 108 °C hour at 126 °C day at supra-optimum temperatures. The results of this study suggest that non-dormant seeds after dispersal may in the future be the most vulnerable in the Cerrado. For B. virgilioides, the seeds were incubated at temperatures of 10 to 40 °C and water potentials of 0.0; -0.2; -0.4; -0.6; and -0.8 MPa. Thermal time, hydro time and hydrothermal time models were developed from the T50. The estimated medium Tb was 12 °C for all water potentials; Tmax varied from 35 to 40 °C. Ψb ranged from -0.73 to -0.85 MPa at sub-optimal temperatures and was -0.39 MPa at supra-optimal temperatures. Hydro time was between 17.51 and 1.70 MPa, with the lowest value estimated at 30 °C and the hydrothermal time was 31.3 MPa ° C day. B. virgilioides seeds had their PY break quantified at constant and alternating temperatures, and were also subjected to relative air humidity of 10 to 100% in an incubator at 35 °C and at room temperature. The Tb for breaking PY in the fractions of 20 to 60% of the seeds was 22.9 °C and the thermal time was 58.12 to 206.25 °C day. Freshly dispersed seeds do not need two steps to break dormancy, however, in relative air humidity less than 75%, they decrease sensitivity. |
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Predição da germinação de sementes para quatorze espécies do Cerrado em função da temperatura e superação de dormência física com ajuste de modelo hidrotérmico em Bowdichia virgilioidesDormência físicaModelagem de germinaçãoMudanças climáticasTemperaturaCNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::AGRONOMIAClimatic changeGermination modelingPhysical dormancyTemperatureSeed germination is a decisive process, since the establishment and seedling survival depend on environmental factors after germination. Soil temperature and water potential are the main environmental regulators of germination and can be used in models to describe germination patterns, as well as provide fundamental parameters to predict occurrence of plants in different ecosystems. Also, predict germination and vulnerability of species in altered habitats, especially in case of future climate changes in the environment. Temperature also affects seed physical dormancy (PY) and determines the time and rate of permeable seeds. The objective was to quantify seed germination of 14 species occurring in the Cerrado based on thermal time and to evaluate the risk of species survival in global climate change scenarios; propose hydrothermal models to predict germination of Bowdichia virgilioides seeds; to quantify the thermal requirement for breaking PY in B. virgilioides seeds based on a thermal model and to relate the seed coat polymorphism with germinative characteristics. Seeds were collected in the warmer regions of the Cerrado, Mato Grosso state, in the Central Brazil region and placed to germinate in incubators. In the case of the 14 species, seeds were placed at constant temperatures of 10 to 50 °C and evaluated every hour or day. Germination rate (R (g)), based on the germination time of 50% of the seeds (T50) were used to determine cardinal temperatures. Germination predictions were made based on the IPCC scenarios of increasing global temperature. The base temperature (Tb) varied from 3.5 to 16.5 °C; maximum temperature (Tmax), from 35 to 50 °C and optimum temperatures (To) from 30 to 35 ° C. The estimated thermal time varied from 484 °C hour to 400 °C day at sub-optimal temperatures and 108 °C hour at 126 °C day at supra-optimum temperatures. The results of this study suggest that non-dormant seeds after dispersal may in the future be the most vulnerable in the Cerrado. For B. virgilioides, the seeds were incubated at temperatures of 10 to 40 °C and water potentials of 0.0; -0.2; -0.4; -0.6; and -0.8 MPa. Thermal time, hydro time and hydrothermal time models were developed from the T50. The estimated medium Tb was 12 °C for all water potentials; Tmax varied from 35 to 40 °C. Ψb ranged from -0.73 to -0.85 MPa at sub-optimal temperatures and was -0.39 MPa at supra-optimal temperatures. Hydro time was between 17.51 and 1.70 MPa, with the lowest value estimated at 30 °C and the hydrothermal time was 31.3 MPa ° C day. B. virgilioides seeds had their PY break quantified at constant and alternating temperatures, and were also subjected to relative air humidity of 10 to 100% in an incubator at 35 °C and at room temperature. The Tb for breaking PY in the fractions of 20 to 60% of the seeds was 22.9 °C and the thermal time was 58.12 to 206.25 °C day. Freshly dispersed seeds do not need two steps to break dormancy, however, in relative air humidity less than 75%, they decrease sensitivity.CAPESA germinação de sementes é regulada principalmente pela temperatura e potencial hídrico do solo, de forma que os padrões de germinação podem ser preditos por modelos matemáticos e fornecer parâmetros fundamentais para predizer a sobrevivência de espécies em ecossistemas ameaçados. Podem ainda prever com precisão, o grau de vulnerabilidade das plantas no caso de mudanças climáticas futuras no ambiente. A temperatura, da mesma forma, afeta diretamente a dormência física (physical dormancy: PY) de sementes e determina o tempo e a taxa de sementes permeáveis. Objetivou-se com este trabalho quantificar a germinação de 14 espécies de ocorrência no Cerrado com base no tempo térmico e avaliar o risco da sobrevivência das espécies em cenários de mudanças climáticas globais; propor modelos hidrotérmicos para predizer a germinação de sementes de Bowdichia virgilioides; e, estimar o requerimento térmico para superação de PY em sementes de Bowdichia virgilioides baseado em um modelo térmico. As sementes foram coletadas nos locais mais quentes do Cerrado, estado de Mato Grosso, na região central do Brasil e colocadas para germinar em incubadoras. No caso das 14 espécies, as sementes foram colocadas nas temperaturas constantes de 10 a 50 °C, em intervalo de 5 °C e avaliadas a cada hora ou dia, de acordo com a velocidade de germinação, rápida ou lenta. A taxa de germinação (R(g)), baseada no tempo para germinação de 50% das sementes (T50) foi utilizada para determinar as temperaturas cardinais. Previsões de germinação foram feitas com base nos cenários do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC). A temperatura base (Tb) variou de 3,5 a 16,5 °C; temperatura máxima (Tmax) de 35 a 50 °C e temperaturas ótimas (To) de 30 a 35 °C. O tempo térmico estimado variou de 484 °C hora a 400 °C dia em temperaturas sub ótimas e 108 °C hora a 126 °C dia em temperaturas supra ótimas. Espécies mais distribuídas apresentam maior amplitude térmica de germinação. Os resultados deste estudo sugerem que as sementes não dormentes após a dispersão podem futuramente ser as mais vulneráveis no Cerrado. No caso de B. virgilioides, as sementes foram incubadas em temperaturas de 10 a 40 °C e em potenciais hídricos de 0,0 a -0,8 MPa. Modelos térmicos, hídricos e hidrotérmicos foram desenvolvidos a partir do T50. A Tb estimada foi de 12 °C em média, em todos os potenciais hídricos; Tmax variou de 35 a 40 °C. Ψb variou de -0,73 a -0,85 MPa em temperaturas sub ótimas e foi de -0,39 MPa em temperaturas supra ótimas. O tempo hídrico ficou entre 17,51 e 1,70 MPa, com o menor valor estimado a 30 °C e, o modelo de tempo hidrotérmico foi de 31,3 MPa °C dia. As sementes se mostraram intolerantes a baixas temperaturas e tolerantes ao estresse hídrico. Sementes de B. virgilioides tiveram a superação de PY quantificada em temperaturas constantes e alternadas, foram ainda submetidas a umidades relativas do ar de 10 a 100% em incubadora a 35 °C e em temperatura ambiente. A Tb para a superação de PY nas frações de 20 a 60% das sementes foi de 22,9 °C e o tempo térmico de 58,12 a 206,25 °C dia. As sementes recém dispersas não precisam passar por duas etapas para superação de dormência, no entanto, em umidade relativa do ar menor do que 75%, diminuem a sensibilidade.Universidade Federal de Mato GrossoBrasilFaculdade de Agronomia e Zootecnia (FAAZ)UFMT CUC - CuiabáPrograma de Pós-Graduação em Agricultura TropicalCamili, Elisangela ClareteCoelho, Maria de Fatima Barbosahttp://lattes.cnpq.br/5849881961625121http://lattes.cnpq.br/7599429487582546Camili, Elisangela Clarete262.718.108-45http://lattes.cnpq.br/7599429487582546Ferraz, Isolde Dorothea Kossmann285.124.052-87http://lattes.cnpq.br/9125127898290625262.718.108-45059.558.153-68Albuquerque, Maria Cristina de Figueiredo e049.603.003-53http://lattes.cnpq.br/7309644302952130Matos, Antônio César Batista069.206.776-01http://lattes.cnpq.br/8890155351307108Coelho, Maria de Fatima Barbosa059.558.153-68http://lattes.cnpq.br/5849881961625121Guimarães, Sebastião Carneiro210.603.556-04http://lattes.cnpq.br/3664714048915303Correa, Amanda Ribeiro2024-03-06T14:38:20Z2021-07-272024-03-06T14:38:20Z2021-07-27info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisCORREA, Amanda Ribeiro. Predição da germinação de sementes para quatorze espécies do Cerrado em função da temperatura e superação de dormência física com ajuste de modelo hidrotérmico em Bowdichia virgilioides. 2021. 95 f. Tese (Doutorado em Agricultura Tropical) - Universidade Federal de Mato Grosso, Faculdade de Agronomia e Zootecnia, Cuiabá, 2021.http://ri.ufmt.br/handle/1/5333porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFMTinstname:Universidade Federal de Mato Grosso (UFMT)instacron:UFMT2024-03-11T07:01:21Zoai:localhost:1/5333Repositório InstitucionalPUBhttp://ri.ufmt.br/oai/requestjordanbiblio@gmail.comopendoar:2024-03-11T07:01:21Repositório Institucional da UFMT - Universidade Federal de Mato Grosso (UFMT)false |
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