Capítulo 4
Ecofisiologia do gergelim (Sesamum indicum L.)

Fábio Aquino de Albuquerque

Napoleão Esberard de Macêdo Beltrão
Amanda Micheline Amador de Lucena
Maria Isaura Pereira de Oliveira
Gleibson Dionízio Cardoso

Introdução

O gergelim (Sesamum indicum L.) é uma Pedaliaceae que é considerada a oleaginosa mais antiga em utilização pela humanidade. De origem africana, é cultivada em vários países do mundo, tais como: Índia, China, Tailândia, México, Guatemala, El Salvador, Afeganistão, Paquistão, Indonésia, Sri Lanka, Arábia Saudita e Turquia. Há registros de seu cultivo há mais de 4.300 anos a.C. (BELTRÃO, 2001).

Por ser uma planta adaptada às condições semiáridas de diversas partes do mundo, o gergelim é uma importante opção para as regiões cujas temperaturas são elevadas. O intervalo ótimo para seu cultivo situa-se entre 24 ºC e 27 ºC, e as temperaturas acima de 40 ºC reduzem a polinização e provocam queda na produtividade. Apesar de ser uma espécie resistente à seca, requer cerca de 400 mm a 500 mm para completar seu ciclo, com uma exigência de 160 mm a 180 mm durante o primeiro mês de cultivo. Suas sementes são ricas em proteína e em óleo comestível de grande estabilidade, além de serem resistentes à rancificação. São bastante utilizadas na alimentação humana, na fabricação de pães, biscoitos, margarinas e doces. Contudo, seu óleo é aplicado principalmente na indústria farmacêutica e na produção de cosméticos e de perfumes.

Atualmente o gergelim é cultivado em 71 países, especialmente na Ásia e na África. A produção mundial está estimada em 3,16 milhões de toneladas, obtidas em 6,56 milhões de hectares, com uma produtividade de 480 kg ha-1. Índia e Myanmar são responsáveis por 49% da produção mundial. O Brasil, por sua vez, é um pequeno produtor, com 15 mil toneladas produzidas em 25 mil hectares e rendimento em torno de 750 kg ha-1 (FAO, 2006). Além do cultivo tradicional na maioria dos estados nordestinos, o gergelim é cultivado nos seguintes estados: São Paulo, Goiás (maior produtor), Mato Grosso e Minas Gerais.

Classificação botânica e descrição da planta

O gergelim é uma das 60 espécies agrupadas em 16 gêneros da família Pedaliaceae. Sua representação botânica é a seguinte:

Divisão: Embriophita sifanogomae

Subdivisão: Fanerogamae ou espermatophita

Filo: Angiosgermae

Classe: Dicotiledonae

Subclasse: Metaclamydeae

Ordem: Tubiflorae

Subordem: Solamineae

Família: Pedaliaceae

Tribo: Sesameae

Gênero: Sesamum

Espécie: S. indicum L.

O gergelim, dependendo da cultivar, é uma planta anual ou perene, de altura variável (entre 0,5 m e 3,0 m), com razoável nível de heterofilia, folhas pecioladas, pubescentes, flores completas e axilares, gamopétalas e zigomorfas, com fruto tipo cápsula e de deiscência loculicida. As principais características botânicas são: forma do caule, coloração dos ramos na maturação, altura de planta, cor das folhas, tipo de ramificação, forma e tamanho das folhas, forma do fruto, grau de deiscência, número de frutos por axila, cor das sementes e altura da inserção dos primeiros frutos (BELTRÃO et al., 2001).

Folhas e área foliar do gergelim

As folhas são macrofilos ou nomofilos, pubescentes, pecioladas, alternadas, oval-lanceoladas, dentadas ou lobadas e, às vezes, trifoliadas. Ocorre também um arranjo de folhas do tipo oposto, o que está relacionado diretamente com a produção e com o número de folhas, constituindo uma importante característica varietal. Quando a planta sai da fase plântula, as folhas possuem forma oval-lanceoladas, mas, à medida que cresce, a heterofilia torna-se mais pronunciada, apresentando, na floração, folhas de diferentes formas (BELTRÃO et al., 2001; WEISS, 1983).

A heterofilia das folhas do gergelim é uma característica importante, pois permite bom aproveitamento da luminosidade ao longo do dossel da planta. Os principais tipos de folhas presentes ao mesmo tempo na planta podem ser observados na Figura 1.

Figura 1

Figura 1. Diferentes formatos de folha da planta de gergelim ‘CNPA G4’.

Foto: Amanda Micheline Amador de Lucena

As primeiras folhas nascem em formato oval, largas e serradas (Figura 2a). Em aproximadamente 20 dias, inicia-se o surgimento de folhas fendidas (Figura 2b) e, aos 40 dias, surgem folhas estreitas (Figura 2C). A mudança do padrão de folhas fendidas para folhas estreitas geralmente ocorre no nó em que nasce o primeiro fruto.

Figura 2

Figura 2. Folhas de gergelim ‘CNPA G4’ com 15 dias (A), com 26 dias (B) e aos 40 dias (C). A mudança no padrão de folha fendida para folha estreita acontece aos 40 dias (C), no nó em que nasce o primeiro fruto.

Fonte: Severino et al. (2004).

Fotos: Liv Soares Severino

A área foliar do gergelim cresce rapidamente entre 30 e 60 dias, decrescendo após esse período. Essa redução da área foliar após os 70 dias é causada pela queda de folhas mais velhas localizadas na parte inferior da planta (Figura 3).

Figura 3

Figura 3. Evolução da área foliar do gergelim ‘CNPA G4’.

Fonte: adaptado de Severino et al. (2004).

As folhas inferiores são maiores e contribuem com maior peso para a área foliar, embora a planta possua, ao final do ciclo, grande número de folhas estreitas (superiores) que somam pouca área foliar da planta, o que determina sua capacidade em produzir fitomassa seca.

Raízes, caule, emissão de
ramos e crescimento do gergelim

O caule é ereto, com ou sem ramificações, de seção quadrangular ou cilíndrica, com ou sem pelos. Sua cor pode ser verde, verde-clara, verde-escura ou púrpura e, dependendo da cultivar, pode atingir até 3 m de altura. A ramificação e o crescimento de toda a planta dependem dos seguintes fatores: meio ambiente, manejo cultural, precipitação, comprimento do dia, densidade de sementes e de plantio. Em condições de vaso, Severino et al. (2002), ao estudarem a fenologia do gergelim da cultivar CNPA G4, observaram que o crescimento da planta no que diz respeito à altura ocorre de forma exponencial entre 30 e 80 dias após a emergência (Figura 4). Depois desse período, o crescimento é paralisado e mantém-se próximo de 2 m de altura. Quanto à emissão de ramos secundários, os autores observaram que o crescimento dessas estruturas acompanha o da haste principal da planta. O alongamento inicia-se em cerca de 30 dias e mantém o ritmo até aproximadamente 80 dias (Figura 5). Singh et al. (1997) observaram também que a altura da planta, o rendimento de sementes e o conteúdo de óleo foram os fatores que mais contribuíram para variabilidade entre 33 genótipos.

Figura 4

Figura 4. Evolução da altura de plantas de gergelim ‘CNPA G4’.

Fonte: Severino et al. (2004).

Figura 5

Figura 5. Evolução do crescimento dos ramos secundários em plantas de gergelim ‘CNPA G4’.

Fonte: Severino et al. (2004).

Sua raiz é pivotante, isto é, formada por uma raiz principal. Esse sistema também é chamado de axonomorfa. No início do seu desenvolvimento, as raízes apresentam uma lenta taxa de crescimento e desenvolvem-se melhor em solos de textura moderada. Além disso, são resistentes à seca graças ao extenso sistema radicular e à sensibilidade à falta de oxigênio no solo (Figura 6).

Figura 6

Figura 6. Crescimento inicial da raiz da planta de gergelim ‘CNPA G4’, aos 5 dias após a emergência. A linha branca mostra a profundidade da raiz, que é 5,8 vezes maior que a altura da parte aérea da planta.

Fonte: Severino et al. (2004).

Foto: Liv Soares Severino

A interfase do sistema radicular com o solo é essencial para ocorrência do processo de absorção de água e de sais minerais. Já a extensão do solo explorado pelas raízes varia de acordo com a espécie e com as condições ambientais. Assim, os estudos sobre distribuição do sistema radicular são considerados essenciais ao manejo adequado das plantas cultivadas (PINTO, 2006).

Floração e frutificação

O gergelim é uma planta andrógina ou hermafrodita, monoica, com os dois sexos na mesma flor – o androceu e o gineceu. É considerada uma planta autógama; no entanto, a polinização cruzada entre plantas pelos insetos é comum, e a taxa de alogamia ultrapassa comumente o percentual de 10%, podendo alcançar até 50% (SALUNKHE; DESAI, 1986). As abelhas são os principais insetos polinizadores do gergelim (Figura 7). Após a polinização, as pétalas caem no solo.

Figura 7

Figura 7. Botão floral e polinização do gergelim.

Foto: Fábio Aquino de Albuquerque

Temperaturas baixas causam esterilidade do pólen e prejudicam a fertilização, reduzindo a produtividade (SALUNKHE; DESAI, 1986). Por sua vez, altas temperaturas reduzem a polinização (WEISS, 1983). Dessa forma, a faixa ótima de temperatura para floração é de 24 ºC a 27 ºC.

A floração ocorre em torno de 35 a 60 dias após o plantio, e aproximadamente 50% das plantas florescem aos 45 dias. A altura de inserção do primeiro fruto varia de 50 cm a 1,1 m na haste principal (BELTRÃO et al., 2001; SEVERINO et al., 2004). As flores abrem-se pela manhã e, cerca de duas horas antes, os filamentos que contêm as anteras crescem para ficar junto do estigma a fim de facilitar a polinização (YERMANOS, 1980). Suas flores são completas, gamopétalas, zigomorfas e surgem em cachos cada uma com um pedúnculo curto nas axilas das folhas (Figura 8).

Figura 8

Figura 8. Gergelim ‘CNPA G4’. Flor fechada (A); flor aberta (B); flor fecundada (C) e frutos em crescimento (D).

Foto: Amanda Micheline Amador de Lucena

As flores apresentam cálice com cinco sépalas fundidas, corola tubular de coloração branca a violeta, com um lóbulo para cima e três para baixo. Em um estudo de fenologia na cultivar CNPA G4, Severino et al. (2002) observaram que a floração ocorreu entre 35 e 60 dias. Os autores verificaram ainda que cerca de 50% das plantas florescem aos 45 dias após a emergência (Figura 9).

Figura 9

Figura 9. Início da floração em plantas de gergelim ‘CNPA G4’.

Fonte: Severino et al. (2004).

Os frutos (Figura 10) são cápsulas pilosas com deiscência loculicida; no entanto, também podem ocorrer plantas com cápsulas indeiscentes. Seu tamanho é muito variado (de 2 cm a 8 cm de diâmetro), apresentam sulcos bem profundos e terminam com bico triangular. Para a cultivar CNPA G4, a fitomassa dos frutos apresenta crescimento entre 60 e 100 dias, aumentando à taxa de 0,78 g dia-1. A partir de 100 dias, os frutos não apresentam tendência a aumento de matéria seca, embora sua maturação ocorra a aproximadamente 120 dias da emergência (SEVERINO et al., 2004). O teor máximo de matéria seca das sementes ocorre 35 dias após o desenvolvimento das sementes (floração), e a maior germinação ocorre entre 35 e 53 dias. A senescência inicia-se aos 53 dias após o desenvolvimento do fruto. Esse processo é resultado do encolhimento das células do mesocarpo na parede da cápsula, que cria uma tensão que força sua abertura. Além disso, todas as cultivares de gergelim têm um intervalo de pelo menos 18 dias entre a maturação das sementes e a abertura das cápsulas (DAY, 2000).

Figura 10

Figura 10. Frutos de gergelim ‘CNPA G4’ em diferentes fases de desenvolvimento.

Foto: Fábio Aquino de Albuquerque

Em cada axila foliar, podem ocorrer de um a três frutos, e isso pode variar de acordo com as condições ambientais (Figura 11a). A deiscência do fruto ocorre inicialmente no ápice (Figura 11b), direcionando-se para a base com velocidade que varia de acordo com a cultivar e com as condições climáticas. O grau de deiscência é uma característica de grande importância econômica, principalmente quando se deseja realizar a colheita mecanizada, pois a indeiscência ou semideiscência dos frutos possibilita a redução das perdas de sementes durante a colheita. Arriel et al. (1998) avaliaram a aderência placental de sementes de gergelim e seus efeitos nos componentes de produção. Os autores verificaram que 37,15% das progênies avaliadas apresentaram desempenho médio quanto à aderência de frutos, das quais a progênie CNPA 93-56 apresentou a maior capacidade de aderência. Esses mesmos autores verificaram que, em média, as progênies produziram 158 cápsulas, com destaque para CNPA 93-54, CNPA 93-13, CNPA 93-14, CNPA 93-55, que apresentaram valores bem superiores a média (de 225 a 190 cápsulas). As progênies que apresentaram maior peso de sementes por cápsula foram: CNPA 93-68 (0,232 g) e CNPA 93-69 (0,226 g).

Figura 11

Figura 11. Distribuição dos frutos em uma planta de gergelim (A) e detalhe do fruto aberto (B). Observa-se ainda a presença de sementes no interior da cápsula.

Fotos: Fábio Aquino de Albuquerque

Sementes

As sementes são pequenas, ovais com lado convexo, ovais com lado côncavo, ou alongadas e ligeiramente achatadas (Figura 12). Possuem mais de 20 sementes por lóculo do fruto e são cultivadas principalmente para serem usadas na alimentação humana e na indústria farmacêutica. As sementes possuem coloração que varia do preto ao branco, de acordo com a cultivar.

Figura 12

Figura 12. Sementes de gergelim.

Foto: Amanda Micheline Amador de Lucena

Cada 100 g de grãos (5,4%) apresentam: calorias (571,5 kcal), proteínas (18,6%), óleo (49,1%), carboidratos totais (21,6%), fibras totais (6,3%), cinzas (5,3%), cálcio (1.160 mg), fósforo (616 mg), ferro (10,5 mg), sódio (60 mg), potássio (725 mg), vitamina A (30 UI), tiamina (0,98 mg), riboflavina (0,23 mg) e niacina (5,4 mg).

As sementes do gergelim são pequenas, pesam, em média, 3 mg e possuem elevado teor de óleo, que corresponde a mais de 50% do seu peso. O óleo de gergelim apresenta 47% de ácido oleico, 39% de ácido linoleico, 8,5% de ácido palmítico, 18,6% de proteína e 2% de sesamol. Além disso, possui grande resistência à rancificação por oxidação (propriedade atribuída ao sesamol). As sementes de gergelim possuem também componentes secundários, tais como a sesamina, a sesamolina e o sesamol, cujas concentrações podem chegar a 1% do óleo das sementes (BELTRÃO et al., 2001; WEISS, 1983).

Semeadura e emergência

Comercialmente, o gergelim deve ser propagado via sementes, que devem ser lançadas em solo bem preparado para facilitar a emergência das plântulas, favorecer seu estabelecimento rápido e evitar a competição de ervas.

A semeadura pode ser realizada em sulcos contínuos, à mão ou mediante o emprego de semeadoras manuais adaptadas, que são bastante simples e de fácil construção (uma lata de 1 L de óleo de soja, com um furo no fundo, acoplada/amarrada a uma haste de madeira própria para o plantio em covas). A semeadora manual abre a cova (com a ponta da madeira) e semeia de 6 a 10 sementes simultaneamente. Gasta-se de 1 kg a 3 kg de sementes para semear 1 ha, porém não se devem utilizar sulcos com profundidade acima de 3 cm. Recomenda-se, portanto, o uso de espaçamentos de 0,80 m a 1,00 m entre fileiras, com 0,20 m entre covas, deixando de 2 a 3 plantas por cova após o desbaste definitivo (EMBRAPA ALGODÃO, 2000).

A germinação das sementes de gergelim (Figura 13) depende das condições edafoclimáticas, e pode ocorrer entre 3 e 6 dias de forma epígea. Envolve diversas fases e inicia-se com a hidratação da semente. Em seguida, ocorre a fase de metabolismo ativado, que se caracteriza pela divisão e pelo alongamento do embrião e pela ativação de diversas enzimas. Essa ativação ocorre após as fases de hidratação e de síntese e caracteriza-se pela síntese de novas enzimas necessárias ao metabolismo celular. Essas enzimas são produzidas pelo aumento da taxa de respiração, pela hidrólise e pela mobilização das reservas para a obtenção de produtos essenciais que garantem a manutenção da planta em crescimento. Durante a germinação, várias enzimas, como as lipases, as proteinases e as peptidases, são ativadas e liberam ácido graxo glicerol, peptídeos e aminoácidos, que serão utilizados na construção da nova planta (BELTRÃO et al., 2001).

Figura 13

Figura 13. Processo germinativo das sementes de gergelim.

Foto: Amanda Micheline Amador de Lucena

No processo de germinação, os ácidos graxos (oleico, linoleico e palmítico) presentes no óleo do gergelim são transformados pela rota da ß-oxidação para produzir acetil-CoA e energia, que ativam o metabolismo celular na forma de ATP, FADH2 e NADH + H. Para cada dois carbonos do ácido graxo eliminado na forma de Acetil-CoA, forma-se 1 FADH2, que, ao entrar na cadeia respiratória, formará 2 ATPS e 1 NADH + H, os quais, no mesmo processo, produzirão 3 ATP. O Acetil-CoA produzido, ao entrar no ciclo de Krebs, produzirá 3 NADH + H, 1 FADH2 e 1 GTP (equivalentes a 12 ATPS), que, com os demais, formarão 17 ATPs (NOBEL, 1974).

Quanto aos aminoácidos, esses são liberados das proteínas de reserva da semente. Uma parte deles é transformada em energia, enquanto a outra é geralmente utilizada na síntese das novas proteínas do embrião, futura planta, em crescimento (BELTRÃO et al., 2001).

A germinação e a emergência das plântulas podem ser influenciadas por vários fatores. Entre esses, destacam-se: a temperatura, a deficiência de oxigênio no solo ou o encharcamento, a salinidade e o estresse hídrico (BELTRÃO et al., 2001).

A germinação das sementes do gergelim ocorre quando as condições do meio – no que se refere à umidade, ao oxigênio e à temperatura – são satisfatórias. A retomada de atividade metabólica, o crescimento e o desenvolvimento do embrião devem ser verificados até que a plântula chegue à autogamia fotossintética (BELTRÃO et al., 2001).

A germinação nas condições tropicais acontece, em geral, de 3 a 6 dias após a semeadura (WEISS, 1983). A maturação fisiológica é um fator determinante na porcentagem de germinação e no vigor das sementes de gergelim. Para a cultivar CNPA G3, em condições de sequeiro no Nordeste brasileiro, o percentual máximo de germinação e de vigor das sementes de gergelim ocorreu entre 84 e 98 dias após a antese (ALMEIDA; FONSECA, 1998). Segundo esses mesmos autores, no período de 14 semanas, a germinação e o vigor das sementes de gergelim atingiram o máximo fisiológico, com 98,5% e 97,5%, respectivamente.

Estrutura produtiva e rendimento

O gergelim apresenta crescimento inicial lento, principalmente na fase vegetativa. O período de maior crescimento, tanto da fitomassa quanto da área foliar, ocorre entre 50 e 65 dias após a emergência das plantas (VIEIRA et al., 1997).

O gergelim responde bem ao uso de adubação. Ao estudarem o efeito da adubação em cultivares e os métodos de controle de plantas daninhas, Beltrão et al. (1991) verificaram que o rendimento médio de cultivares sob adubação foi de 672 kg ha-1. Ademais, a fórmula 30-30-0 (NPK) elevou o rendimento de sementes em 45%. Considerando-se apenas o fator adubação, o aumento foi de aproximadamente 31% para os tratamentos adubados. Para o método de controle, esses autores verificaram que o herbicida diuron (1,0 kg ha-1), em pré-emergência da cultura e das plantas daninhas, foi tão eficiente quanto o método mecânico (uso da enxada).

Por dois anos agrícolas, sob condições de sequeiro, Thakur et al. (1998) estudaram o efeito da adubação nitrogenada e fosfatada sobre a cultivar de gergelim Gujrat 1. Por meio desse estudo, os autores observaram que as doses de 45 kg ha-1 de nitrogênio e 30 kg ha-1 de fósforo promoveram maiores níveis de produtividade e maiores níveis de proteína e de óleo, quando comparadas às doses de 30 kg ha-1 e 20 kg ha-1, respectivamente. Os autores observaram ainda que, com 60 kg ha-1 de N e 40 kg ha-1 de P, não houve contribuição para as variáveis estudadas.

Balasubramaniyan (1996a) avaliou o efeito de diferentes densidades populacionais e de quatro níveis de adubação nitrogenada sobre duas variedades de gergelim (TMV 3 e VS 350). O autor observou que a segunda atingiu maior produtividade que a primeira, ou seja, a produtividade da VS 350 foi de 711 kg ha-1, e a da TMV 3 foi de 636 kg ha-1. Balasubramaniyan (1996a) verificou ainda que a VS 350 atingiu a maturidade fisiológica mais rapidamente que a TMV 3 (10 a 12 dias). Além disso, a partir de 30 kg ha-1 de nitrogênio, constatou-se que houve resposta significativa das cultivares.

Outros estudos apontam que o gergelim responde bem à adubação nitrogenada. Balasubramaniyan (1996b) verificou que o uso de 50 kg ha-1 de nitrogênio dividido em duas aplicações – a primeira na fundação e a segunda três semanas após a semeadura – resultou em maior produtividade do gergelim e promoveu maior crescimento da planta e maior número de cápsulas por planta. O autor verificou ainda que a aplicação dividida de nitrogênio promoveu maior retorno econômico quando comparada à aplicação total desse elemento feita na fundação. Da mesma forma, Kumar et al. (1996) observaram que, a partir de 30 kg ha-1 de nitrogênio, as variáveis de produção apresentam aumento de resposta. Entretanto, em doses próximas de 90 kg ha-1 de N, ocorre a depreciação no teor de óleo, apesar de haver maior crescimento da planta.

Apesar de ser considerado tolerante ao deficit hídrico, sob condições irrigadas o gergelim demonstra todo o seu potencial produtivo. Majumdar e Roy (1992), ao avaliarem o efeito da densidade populacional e a frequência de irrigação, observaram que o arranjo mais produtivo foi o uso de três irrigações (no surgimento dos ramos, na floração e no crescimento das vagens), associadas ao espaçamento entre linhas de plantio de 30 cm (aproximadamente 333 mil plantas por hectare). Essa foi a combinação que propiciou maior número de ramos por planta, de cápsulas por planta, de sementes por cápsula, bem como maior índice de acúmulo de matéria seca por metro quadrado. A eficiência do uso da água, para as três irrigações, foi de 29,61 kg de sementes por hectare por centímetro. Rao et al. (1994) observaram que, associada à irrigação, a adubação nitrogenada na dose de 80 kg ha-1 propiciou um alto rendimento do gergelim. Os autores verificaram ainda que a eficiência do uso da água foi de 25,9 kg e 26,0 kg de sementes por hectare por centímetro. Recentemente, Dutta et al. (2000) obtiveram resultados semelhantes para as mesmas frequências de irrigação e observaram que, além de incrementar as respostas dos componentes de produção, esse regime de irrigação promoveu maior assimilação de adubo.

Estudos realizados mostraram que o uso associado de biofertilizantes e reguladores de crescimento, quando comparado ao uso isolado ou ao não uso desses fatores, favoreceram a produtividade e os componentes de produção do gergelim, principalmente a produtividade de grãos (1.094 kg ha-1) (GHOSH, 2000). Subrahmaniyan et al. (1999) avaliaram o efeito do enxofre e dos micronutrientes, associados a esterco de curral sob condições irrigadas, nos anos agrícolas de 1996 e 1997. Os autores observaram aumento significativo no número de ramos e de cápsulas por planta e na produção de sementes nos 2 anos do estudo. Ainda segundo esses autores, o melhor resultado apresentado entre as combinações de enxofre e de esterco foi o seguinte: 35 kg ha-1 de enxofre com 5 t ha-1 de esterco. Com essa combinação, a produtividade nos anos de 1996 e 1997 foi de 892 kg ha-1 e 896 kg ha-1 de sementes, respectivamente.

Sinha et al. (1999) conduziram um estudo para avaliar o efeito do boro (em concentrações que variaram de 0,0033 mg L-1 a 3,3 mg L-1) sobre a biomassa, sobre a produtividade, bem como sua concentração nas sementes de gergelim. Os autores observaram que tanto a escassez (< 0,33) quanto o excesso (> 0,33) desse micronutriente foram prejudiciais para as variáveis estudadas. Segundo os mesmos autores, os sintomas de deficiência foram observados em concentrações de até 0,165 mg L-1, enquanto a toxicidade foi constatada em 3,3 mg L-1. Na menor concentração avaliada (0,0033 mg L-1), não houve a produção de cápsulas nem de sementes. Observou-se ainda que tanto a deficiência quanto o excesso do boro deterioraram a qualidade das sementes, em virtude da redução no teor de proteína, de amido e do aumento na acumulação de carboidratos e de fenóis. Sinha et al. (1999) concluíram ainda que os valores de deficiência, o nível de deficiência e o nível de toxicidade nas folhas foram de 15,5, 27,0 e 74,0 mg g-1 de matéria seca, respectivamente.

Subrahmaniyan e Arulmozhi (1999) estudaram o efeito de duas densidades populacionais e de quatro níveis de adubação nitrogenada no gergelim, sob condições irrigadas, sobre o número de ramos, de cápsulas, de matéria seca por planta, sobre o peso de 1.000 sementes e sobre a produtividade. Esse estudo verificou que a densidade de 111 mil plantas por hectare foi a que melhor favoreceu a produção; entretanto, a densidade de 116 mil plantas por hectare apresentou bons níveis para as variáveis estudadas. Por sua vez, a dose de 55 kg ha-1 de nitrogênio foi a que melhor contribuiu para os atributos estudados.

A adição de matéria orgânica melhora várias propriedades físico-químicas do solo, como a retenção de água/umidade para fornecimento às plantas. Ademais, reduz as variações de temperatura no seu interior, regula e melhora a absorção de nutrientes (GOMES, 1988; WERNER, 1999), que são essenciais em condições de baixa fertilidade natural do solo e de má distribuição pluviométrica.

Pereira et al. (2002) estudaram o efeito da adubação orgânica sobre a cultivar CNPA G-3, no município de Patos, PB. Os autores verificaram que esse tipo de adubação influenciou o número de frutos e a altura da planta, e apresentou melhor resposta na menor disponibilidade hídrica do solo (Figuras 14 e 15).

Figura 14

Figura 14. Número de frutos por planta de acordo com as doses de adubação orgânica, em gergelim da cultivar CNPA G3.

Fonte: Pereira et al. (2002).

Figura 15

Figura 15. Altura da planta de acordo com as doses de adubação orgânica, em gergelim da cultivar CNPA G3.

Fonte: Pereira et al. (2002).

Quando genótipos são avaliados em uma série de ambientes, o desempenho médio de cada um diante das variações de ambiente é, em geral, diferente, e reduz a correlação entre o fenótipo e o genótipo. Isso ocorre porque o desempenho médio reflete as diferentes sensibilidades dos genótipos às mudanças de ambientes. Essa resposta fenotípica diferenciada resulta no que se denomina interação genótipos por ambientes.

Arriel et al. (2000) avaliaram o comportamento de 13 genótipos de gergelim quanto a sua estabilidade para produção de sementes em 11 ambientes das regiões Nordeste e Centro-Oeste. Os autores verificaram que foi possível identificar diversas combinações de comportamento genotípico em relação às respostas dos ambientes que satisfaçam aos propósitos do melhoramento da espécie, como genótipos estáveis em locais não favoráveis e genótipos responsivos em ambientes favoráveis. Entre os materiais avaliados, a linhagem CNPA 88-88 apresentou melhores características, quais sejam: alta produtividade; adaptação às condições adversas, respondendo à melhoria do ambiente; e alta estabilidade para a produção de sementes.

Colheita

A maioria das cultivares de gergelim produzidas atualmente no mundo são deiscentes. Por isso, o ponto ideal de colheita do gergelim é o fator determinante na produção, pois, logo após o ponto ótimo de maturação, ocorre um processo acelerado de deiscência dos frutos e a consequente queda das sementes. Isso requer planejamento adequado da melhor época para se colher os frutos, visto que podem ocorrer perdas da produção.

É importante verificar a proximidade da colheita, quando as plantas começam a mudar de cor (de amarelo para marrom). Quando os frutos estão quase totalmente marrons, eles começam o processo de abertura, e isso pode promover a queda das sementes (BELTRÃO et al., 2001) (Figura 16).

Figura 16

Figura 16. Campo de gergelim ‘CNPA G3’, aos 100 dias após o plantio.

Foto: Napoleão Esberard de Macêdo Beltrão

Na maioria das cultivares de gergelim (especialmente as brasileiras), ocorre um processo acelerado de deiscência natural dos frutos (cápsulas) logo após o ponto ótimo de maturação, bem como uma consequente queda dos grãos. Isso, no caso de colheitas retardadas, pode levar a sérias perdas em produção, que, de acordo com Weiss (1971), podem variar de 20% a 50% (LAGO et al., 2001).

A antecipação da colheita também pode causar reduções no rendimento decorrentes da imaturidade e do desenvolvimento incompleto das sementes. Savy Filho et al. (1983, 1988, 1998) indicaram que a época de colheita do gergelim ‘IAC-Ouro’ pode variar de 95 a 115 dias após a emergência. Na cultivar CNPA G3, a maturação fisiológica das sementes ocorre já aos 84 dias, e elas podem ser colhidas antes da abertura dos primeiros frutos (ALMEIDA; FONSECA, 1998). Em plantios com a cultivar Glauca, na Venezuela, colheitas realizadas 3 dias antes ou 4 dias após o ponto ótimo (97 dias) causaram perdas de 38,6% e 32,7%, respectivamente (MAZZANI; ALLIEVI, 1966). De forma semelhante, Lago et al. (1994), ao estudarem a cultivar IAC-Ouro no ano agrícola 1988–1989, observaram que colheitas antecipadas ou retardadas em 5 dias em relação à faixa ótima (de 100 a 105 dias após emergência no campo) causaram decréscimos na produção de 33,2% e 24,6%, respectivamente. Dependendo do ano agrícola, o rendimento e a época de colheita em cultivares e regiões de produção iguais também podem variar fortemente (LAGO et al., 1994; RINCÓN; SILVA, 1993). Esses autores detectaram as seguintes variações de um ano para outro: entre 16% e 20%, quanto ao ponto ótimo de colheita (dias após plantio) e entre 39% e 51%, quanto à produção (kg ha-1).

A colheita do gergelim deve ser realizada em intervalo bem curto e definido, e a antecipação ou o retardamento do corte das plantas por alguns dias podem causar substanciais prejuízos à produção (LAGO et al., 1994; MAZZANI; ALLIEVI, 1966). Estudos realizados por Lago et al. (2001) no ano agrícola 1993–1994 demonstraram que a produção foi baixa no início da colheita em virtude da imaturidade das sementes. O máximo foi atingido aos 132 e 116 dias após a emergência. Esse fato revelou que, de um ano agrícola para o outro, houve uma diferença brusca de ciclo de 16 dias quanto ao ponto de colheita. A partir desses picos, ocorreu redução na produção por causa da degrana, que foi mais intensa no ano 1994–1995. Os autores constataram também que a antecipação e o retardamento do corte por uma semana, em relação ao ponto ótimo (116 dias), causaram perdas de 29,2% e 33,2% para a cultivar IAC-China.

O lançamento periódico de novas cultivares exige estudos sobre as melhores práticas culturais pertinentes a elas, incluindo os que se referem ao momento adequado da colheita para maior produção e melhor qualidade das sementes (LAGO et al., 2001).

Estudos realizados por Lago et al. (1994) com a cultivar IAC-Ouro revelaram que o intervalo ótimo e prático da colheita, no qual ocorreram as maiores produções de sementes, foi entre 90 e 105 dias após a emergência. As sementes colhidas nesse intervalo apresentaram, no momento da colheita, graus de umidade (38,1% a 55,4%) inadequados à sua preservação. No entanto, após a devida secagem, exibiram bons índices de emergência não somente em casa de vegetação, logo após a colheita (75,4% e 91,4%), como também após 8 meses de armazenamento (76,1% a 90,8%), em condições ambientais não controladas.

Estresses ambientais

Hídrico

O gergelim é uma planta considerada tolerante à seca. Desenvolve-se bem com uma precipitação pluvial de até 300 mm, desde que bem distribuída. Entretanto, sua faixa ótima está entre 500 mm e 800 mm (WEISS, 1983). Quando submetido a diferentes níveis de deficit hídrico, o gergelim apresentou redução linear no crescimento e no número de cápsulas por planta. A fotossíntese e o teor de amido no segundo dia de estresse decresceram 88% e 61%, respectivamente. Por sua vez, no oitavo dia de estresse, a atividade da invertase e a ß-amilase aumentaram 21,23% e 140,13%, respectivamente. Aos 16 dias de deficit hídrico e aos 98 dias da semeadura, ocorreu redução de 33,73% na altura das plantas, embora o rendimento da cultura não tenha sido afetado significativamente (SOUZA et al., 2000). A distribuição de raízes no solo e a cobertura foliar têm interferência na capacidade de tolerar períodos de seca, sem grandes prejuízos na produtividade. Bisbal e Rincón (1997) observaram diferentes respostas de cultivares de gergelim submetidas a deficit hídrico e concluíram que a cultivar Piritu apresentou menor densidade de comprimento de raízes (0,41 cm cm-2), quando comparada com as cultivares Acarigua (0,50 cm cm-2) e Arawaca (0,81 cm cm-2). Essas diferenças significam maior aptidão para suportar períodos de seca para as duas últimas cultivares.

Souza et al. (2000) observaram que alguns componentes de produção, como o número de ramos por planta e o número de cápsula por planta, não foram afetadas, em relação à testemunha (sem deficit hídrico), quando plantas de gergelim foram submetidas ao deficit hídrico de até 16 dias de duração. Esses mesmos autores concluíram que o comportamento fisiológico é mais influenciado pelo deficit hídrico do que a produção, o que confere ao gergelim maior tolerância à seca.

Nessas condições, as plantas de gergelim apresentam redução nos seguintes fatores: quantidade de matéria seca, proteína total e comprimento de raízes. Ao estudarem o efeito do deficit hídrico no gergelim, Fazeli et al. (2007) observaram que a determinação da quantidade do malondialdeído em folhas e raízes revelou que a peroxidação de lipídios foi menor em algumas cultivares. Esse fato provavelmente está relacionado a características intrínsecas da cultivar, pois, segundo os autores, a cultivar Yekta apresentou menor peroxidação do que a cultivar Darab 14. De uma maneira geral, sob condições de deficit hídrico severo, ocorreu o aumento da dismutase superóxido, da peroxidase, da catalase, e da polifenol oxidase, principalmente na cultivar Yekta, indicando que essa cultivar é mais tolerante ao deficit hídrico que a Darab 14.

Com relação à anoxia (deficiência de oxigênio), Beltrão et al. (2000) submeteram plantas de gergelim ao encharcamento por períodos de até 4 dias. Com isso, os autores observaram que o número de cápsulas por planta e a quantidade de gramas de sementes por planta decresceram significativamente, à medida que o tempo de encharcamento foi aumentado. Esse resultado mostrou que o gergelim é uma planta sensível ao estresse anoxítico.

A planta de gergelim é extremamente sensível à anoxia, que, especificamente nessa oleaginosa, causa modificações profundas no metabolismo da planta e afeta o crescimento, o desenvolvimento (Figura 17) e a produtividade (Figura 18). Nas condições tropicais, a taxa mínima de oxigênio no solo deve ser de 10% em relação ao volume poroso do solo (PRIMAVESI, 1982); caso contrário, o nitrogênio na forma de nitrato, principal forma de absorção desse nutriente, é reduzido em 2 ou 3 dias (TACKETT; PEARSON, 1964), em virtude da falta do oxigênio (SCOTT; EVANS, 1955).

Figura 17

Figura 17. Plantas de gergelim ‘CNPA G3’, cultivada em solos encharcados no Município de Campina Grande, PB, 2004.

Foto: Napoleão Esberard de Macêdo Beltrão

Figura 18

Figura 18. Plantas de gergelim ‘CNPA G3’, cultivadas em solos encharcados no Município de Campina Grande, PB, 2004.

Foto: Napoleão Esberard de Macêdo Beltrão

Beltrão et al. (2000) verificaram que o gergelim cultivar CNPA G3 é uma planta extremamente sensível ao estresse anoxítico, apresentando alterações metabólicas significativas com poucas horas (24 a 98) de anoxia edáfica. Esses autores observaram uma redução de 80% na fotossíntese, na assimilação clorofiliana, com 4 dias de encharcamento, aos 34 dias após o plantio (Figura 19). Nessas condições, a respiração não foi afetada pela falta de oxigênio. Esse efeito anoxítico pode ser constatado ainda pelas alterações nas seguintes variáveis: altura de planta, produção por planta, redutase do nitrato e invertase. Além disso, foi constatado aumento linear para as variáveis proteína total e proteína solúvel, e nenhuma alteração para aminoácidos + peptídeos.

Figura 19

Figura 19. Fotossíntese aos 34 dias da cultivar CNPA G3 de gergelim, em diferentes níveis de estresse anoxítico.

Fonte: Beltrão et al. (2000).

Resistência à salinidade

O gergelim prefere solos com pH próximo do neutro, pois é sensível a solos salinos. Segundo Yousif et al. (1972), os níveis tolerados pelo algodoeiro são letais para o gergelim. Apesar de existirem cultivares tolerantes à condição salina de até 10.000 ppm, a maioria das cultivares em uso são sensíveis (WEISS, 1983). O crescimento do gergelim sob condições salinas pode ser explicado com base em três parâmetros: reduzido potencial hídrico, ajuste osmótico incompleto ou ausente, ou reduzido turgor (LIMA, 1997; YOUSIF, 1972). Além dessas alterações, há ainda os efeitos no metabolismo de síntese de proteína, de cinética enzimática e de concentração de aminoácidos proteicos. Esse é o caso da prolina, cujo nível aumenta significativamente em plantas cultivadas sob condições salinas (RAO; RAO, 1983).

Ao avaliarem o efeito de sais sobre as cultivares Orhangazi e Cumhuriyet, Koca et al. (2007) verificaram que, de acordo com seus estudos, a cultivar Cumhuriyet apresentou relativa tolerância a altas concentrações de sais, quando comparada à Orhangazi. Segundo os autores, a cultivar Cumhuriyet induzia, de forma mais eficiente, a enzima antioxidativa do sistema. Com isso, a elevada acumulação de prolina resultava no retardamento da inibição do crescimento; enquanto a redução desse aminoácido levava a menor peroxidação de lipídios sob condições salinas.

Azevedo et al. (2003) estudaram o efeito da salinidade da água de irrigação sobre quatro cultivares de gergelim (CNPA-G2, INAMAR-SM2, ORO-9171 e IAC-OURO), desenvolvidas pela Embrapa Algodão, e verificaram que as quatro cultivares estudadas são tolerantes aos teores de sal aplicados. Os autores observaram ainda que, embora o percentual de germinação tenha decrescido com o aumento do teor de cloreto de sódio, as sementes germinaram em todos os níveis de salinidade (25 mmolc L-1 a 200 mmolc L-1). Além disso, o comprimento total de plântulas e o comprimento de hipocótilo foram afetados com o aumento das concentrações salinas, e a cultivar IAC-OURO foi a mais sensível aos efeitos da salinidade.

Balanço de carbono

Para o seu desenvolvimento, as plantas absorvem e fixam carbono. Entre as mais eficientes nesse processo, destacam-se as plantas de metabolismo C4, pois essas não têm fotorrespiração, o que aumenta o seu rendimento. Por sua vez, as plantas C3, caso do gergelim, por apresentarem o processo de fotorrespiração, acabam por tornar o saldo fotossintético inferior, quando comparado às plantas C4. Isso se reflete diretamente na produção da cultura, pois, quanto maior for o saldo, maior será a produtividade, até certo limite.

Em condições de sequeiro, no Município de Monteiro, PB, a absorção/fixação de CO2 variou de 3.600 kg ha-1 a 5.850 kg ha-1, considerando-se um estande de 100 mil plantas por hectare, para as cultivares Seridó 1 e CNPA G3 (VIEIRA et al., 1997). As cultivares estudadas têm ciclo de desenvolvimento distinto. A primeira, cuja fase exponencial estende-se dos 30 até os 70 dias após emergência (DAE), apresenta crescimento mais gradual. A segunda possui duas fases de crescimento bem definidas. A primeira fase é lenta e estende-se até aproximadamente 40 dias. A partir desse período (até os 50 dias), ocorre o crescimento exponencial, que se estabiliza em seguida.

De acordo com Vieira et al. (1997), no início da fase vegetativa, o crescimento do gergelim (cultivar CNPA G3) é muito lento. O período de maior crescimento, tanto da fitomassa quanto da área foliar, ocorre entre 50 e 65 dias após a emergência das plantas. Ainda segundo esses autores, a taxa assimilatória líquida (representada pelo saldo da fotossíntese bruta e pela respiração global) foi elevada no início do desenvolvimento da cultura, caindo drasticamente depois de 40 dias da emergência. Após esse período, ocorreu o incremento da área foliar, que se estendeu até os 50 dias e diminuiu em seguida.

Diversos fatores, entre os quais está a resistência estomática das folhas, podem interferir na eficiência de absorção/fixação de CO2. De acordo com Hall e Kaufmann (1975), a resistência estomática de folhas de gergelim aumenta em consequência do maior gradiente de umidade entre a folha e o ar em temperatura moderada, e isso causa menor concentração de CO2 no interior da folha. A resistência do mesófilo permanece relativamente constante quando o gradiente de umidade é modificado. Esse fato indica que o aumento na resistência estomática é causado pela redução da abertura estomática e que a fotossíntese e a respiração não são afetadas. Por sua vez, a concentração de CO2 no interior das folhas decresce, mas não elimina a resistência da folha ao gradiente de umidade. As concentrações de CO2 no interior da célula têm pouca influência sobre a resistência à umidade do ar, mas podem influenciar a resistência das folhas em ambientes onde há elevado gradiente entre a umidade da folha e do ar. Assim, esses efeitos sugerem que gradientes de umidade podem influenciar respostas fotossintéticas e estomáticas sob elevada temperatura, contribuindo para o fechamento dos estômatos e para a redução na fotossíntese.

Considerações finais

O gergelim é uma das culturas mais antigas da humanidade. Apesar disso, poucas informações estão disponíveis sobre as condições ótimas de cultivo.

Muito se conhece sobre os aspectos fitoterápicos do uso do sesamol, principal substância do gergelim; no entanto, pouco se conhece sobre os sistemas de produção dessa oleaginosa, e isso pode ser observado nos níveis de produtividade. Um dos principais fatores para essa baixa produtividade é o fato de as cultivares serem deiscentes ou semideiscentes, o que causa perdas no momento da colheita. Uma alternativa para minimizar essas perdas é a definição do ponto ideal de colheita, que deve levar em consideração os aspectos da maturação fisiológica das sementes e a viabilidade econômica da atividade. Outro aspecto a ser buscado é o desenvolvimento de cultivares indeiscentes, pois, dessa forma, não haveria a necessidade de antecipação de colheita, considerando-se que os frutos poderiam secar completamente na planta sem se abrirem.

São necessários muitos estudos sobre essa oleaginosa, que tem grande potencial no que diz respeito à produção de óleo e de proteína, principalmente estudos direcionados à melhoria dos sistemas produtivos, em condições de escassez de água.

Ademais, o estudo a respeito dos efeitos adversos sobre o gergelim também é outro aspecto que deve ser comtemplado, pois, se por um lado a planta é relativamente tolerante ao deficit hídrico, por outro a salinidade tem efeitos devastadores sobre essa cultura. Além desses aspectos, a busca por cultivares indeiscentes e com boa produtividade deve ser outra linha de pesquisa que vise ao incremento da produção do gergelim.

Por fim, pelo fato de ser uma cultura de fácil condução, de ciclo curto e relativamente tolerante ao deficit hídrico, o gergelim deve ter seu cultivo estimulado em regiões semiáridas para incremento de renda das populações rurais, principalmente em cultivos agroecológicos.

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