Simple procedure for nutrient analysis of coffee plant with energy dispersive X-ray fluorescence spectrometry (EDXRF)

Nutrient analysis is used to estimate nutrient content of crop plants to manage fertilizer application for sustained crop production. Direct solid analysis of agricultural and environmental samples by energy dispersive X-ray fluorescence spectrometry (EDXRF) was chosen as alternative technique to evaluate the simultaneous multielemental quantification of the most important essential elements in coffee (Coffea arabica L.) plants. Inductively coupled plasma atomic emission spectrometry and certified reference materials made from leaves were used to calibrate and check the trueness of EDXRF method for the determination of the concentration of several nutrients in coffee leaves and branches. Fluorescence spectrometry proved to be advantageous and presented low cost as loose powder samples could be used. Samples collected from a field experiment where coffee plants were treated with excess of Ni and Zn were used to verify the practical application of the method. Good relationships were achieved between certified values and data obtained by EDXRF, with recoveries ranging from 82 to 117 %.

Simple procedure for nutrient analysis of coffee plant with energy dispersive X-ray fluorescence spectrometry (EDXRF)

Nutrient analysis is used to estimate nutrient content of crop plants to manage fertilizer application for sustained crop production. Direct solid analysis of agricultural and environmental samples by energy dispersive X-ray fluorescence spectrometry (EDXRF) was chosen as alternative technique to evaluate the simultaneous multielemental quantification of the most important essential elements in coffee (Coffea arabica L.) plants. Inductively coupled plasma atomic emission spectrometry and certified reference materials made from leaves were used to calibrate and check the trueness of EDXRF method for the determination of the concentration of several nutrients in coffee leaves and branches. Fluorescence spectrometry proved to be advantageous and presented low cost as loose powder samples could be used. Samples collected from a field experiment where coffee plants were treated with excess of Ni and Zn were used to verify the practical application of the method. Good relationships were achieved between certified values and data obtained by EDXRF, with recoveries ranging from 82 to 117 %.

Atributos fenológicos e agronômicos em cultivares de cafeeiro arábica

The aim of this study was to evaluate cultivars of Coffea arabica on the basic of phenology and agronomic attributes a function of the year of production. The phenological attributes were evaluated regarding phenology and percentage of cherry fruits at harvesting time. Agronomic traits evaluated included productivity and outturn, type of seeds and grain size. The period between the blooms till the fruits at the beginning of growth did not vary among the coffee trees in the year of production 2004/2005. While in the following year the Icatu Precoce cultivar presented anticipation of the fruits at the beginning of growth and the 'Obatã' cultivar delayed the beginning of the phenological cycle due to the other cultivars studied. The duration of each cycle varied with the year of production and then all the coffee trees in this study could be differentiated on the timing of maturation (early, middle and late). The agronomic attributes (productivity, outturn, type and size of grains), regardless the different cultivars of coffee also varied with the year of production.

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito do ano agrícola sobre os atributos fenológicos e agronômicos em diferentes cultivares de cafeeiro arábica. Os atributos fenológicos determinados foram estádios de frutificação, de gema dormente até fruto seco e duração do ciclo. Como atributos agronômicos, foram avaliados o rendimento, a produtividade, os tipos e o tamanho de grãos. O período entre antese até fase chumbinho não variou entre as cultivares para o ano agrícola 2004/2005, já para o ano agrícola seguinte a cultivar 'Icatu Precoce' apresentou antecipação da fase chumbinho, e a cultivar 'Obatã' atrasou o início do ciclo fenológico em relação às demais cultivares estudadas. A duração do ciclo variou com o ano agrícola, o que possibilitou a confirmação da influência dos efeitos ambientais nessa característica. Os atributos agronômicos (produtividade, rendimento, tipo e tamanho de grãos), independentemente das cultivares, também variaram com o ano agrícola.

Atributos fenológicos e agronômicos em cultivares de cafeeiro arábica

The aim of this study was to evaluate cultivars of Coffea arabica on the basic of phenology and agronomic attributes a function of the year of production. The phenological attributes were evaluated regarding phenology and percentage of cherry fruits at harvesting time. Agronomic traits evaluated included productivity and outturn, type of seeds and grain size. The period between the blooms till the fruits at the beginning of growth did not vary among the coffee trees in the year of production 2004/2005. While in the following year the Icatu Precoce cultivar presented anticipation of the fruits at the beginning of growth and the 'Obatã' cultivar delayed the beginning of the phenological cycle due to the other cultivars studied. The duration of each cycle varied with the year of production and then all the coffee trees in this study could be differentiated on the timing of maturation (early, middle and late). The agronomic attributes (productivity, outturn, type and size of grains), regardless the different cultivars of coffee also varied with the year of production.

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito do ano agrícola sobre os atributos fenológicos e agronômicos em diferentes cultivares de cafeeiro arábica. Os atributos fenológicos determinados foram estádios de frutificação, de gema dormente até fruto seco e duração do ciclo. Como atributos agronômicos, foram avaliados o rendimento, a produtividade, os tipos e o tamanho de grãos. O período entre antese até fase chumbinho não variou entre as cultivares para o ano agrícola 2004/2005, já para o ano agrícola seguinte a cultivar 'Icatu Precoce' apresentou antecipação da fase chumbinho, e a cultivar 'Obatã' atrasou o início do ciclo fenológico em relação às demais cultivares estudadas. A duração do ciclo variou com o ano agrícola, o que possibilitou a confirmação da influência dos efeitos ambientais nessa característica. Os atributos agronômicos (produtividade, rendimento, tipo e tamanho de grãos), independentemente das cultivares, também variaram com o ano agrícola.

Atributos fenológicos e agronômicos em cultivares de cafeeiro arábica

The aim of this study was to evaluate cultivars of Coffea arabica on the basic of phenology and agronomic attributes a function of the year of production. The phenological attributes were evaluated regarding phenology and percentage of cherry fruits at harvesting time. Agronomic traits evaluated included productivity and outturn, type of seeds and grain size. The period between the blooms till the fruits at the beginning of growth did not vary among the coffee trees in the year of production 2004/2005. While in the following year the Icatu Precoce cultivar presented anticipation of the fruits at the beginning of growth and the 'Obatã' cultivar delayed the beginning of the phenological cycle due to the other cultivars studied. The duration of each cycle varied with the year of production and then all the coffee trees in this study could be differentiated on the timing of maturation (early, middle and late). The agronomic attributes (productivity, outturn, type and size of grains), regardless the different cultivars of coffee also varied with the year of production.

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito do ano agrícola sobre os atributos fenológicos e agronômicos em diferentes cultivares de cafeeiro arábica. Os atributos fenológicos determinados foram estádios de frutificação, de gema dormente até fruto seco e duração do ciclo. Como atributos agronômicos, foram avaliados o rendimento, a produtividade, os tipos e o tamanho de grãos. O período entre antese até fase chumbinho não variou entre as cultivares para o ano agrícola 2004/2005, já para o ano agrícola seguinte a cultivar 'Icatu Precoce' apresentou antecipação da fase chumbinho, e a cultivar 'Obatã' atrasou o início do ciclo fenológico em relação às demais cultivares estudadas. A duração do ciclo variou com o ano agrícola, o que possibilitou a confirmação da influência dos efeitos ambientais nessa característica. Os atributos agronômicos (produtividade, rendimento, tipo e tamanho de grãos), independentemente das cultivares, também variaram com o ano agrícola.

Total phenol concentrations in coffee tree leaves during fruit development

Vegetables have a natural defense against external factors synthesizing phenolic compounds, which depends on the maturity stage and on the climate. Total phenol grades were extracted from mature and young coffee leaves and were analyzed in relation to yield, phenology and climate. The climatic conditions were described by air temperature, global radiation and daily insolation. Evaluations were made on height, diameter and length of reproductive branches to determine the respective vegetative growth rates of the plants. The amounts of total phenols in the plants at the production stage was 174.0 mg g-1 and 138.9 mg g-1 for young and mature leaves, respectively, and for plants without fruit formation 186.5 mg g-1 and 127.6 mg g-1 for young and mature leaves, respectively. The total phenol concentrations in young leaves with and without fruit formation were 25% and 46% greater compared to mature leaves. The secondary phenol synthesis in seed (146.8 mg g-1) was 31% lower than during grain maturation (212.4 mg g-1). The total phenol metabolization depends indirectly on the temperature and on the global radiation, presenting an inverse trend in relation to these climatic variables. Crop protection management should take into consideration periods of endanger of this natural defense of the plant.

Os vegetais apresentam defesa natural contra fatores externos, por meio da síntese de fenóis, as quais variam com as fases fenológicas e com o clima. Os teores de fenóis totais foram extraídos das folhas fonte e dreno e analisados em relação à produção de café, fenologia e clima. As variáveis climáticas consideradas foram: temperatura, radiação e insolação. Realizaram-se avaliações de altura, diâmetro e comprimento de ramos para determinar as taxas de crescimento. As quantidades de fenóis determinadas nas plantas com produção (174,0 mg g-1 e 138,9 mg g-1 - nova e madura) e sem produção (186,5 mg g-1 e 127,6 mg g-1 - nova e madura) não variaram. No entanto, a concentração de fenóis nas folhas nova das plantas com e sem produção foi maior que a quantidade determinada nas folhas madura, da ordem de 25% e 46%, respectivamente. A síntese de fenóis na granação (146,8 mg g-1) foi 31% inferior em relação às quantidades determinadas na maturação (212,4 mg g-1). A metabolização de fenóis depende, indiretamente, da temperatura e da radiação global. A orientação do manejo deve levar em consideração as épocas de comprometimento da defesa natural, em relação à produção de fenóis.

Total phenol concentrations in coffee tree leaves during fruit development

Vegetables have a natural defense against external factors synthesizing phenolic compounds, which depends on the maturity stage and on the climate. Total phenol grades were extracted from mature and young coffee leaves and were analyzed in relation to yield, phenology and climate. The climatic conditions were described by air temperature, global radiation and daily insolation. Evaluations were made on height, diameter and length of reproductive branches to determine the respective vegetative growth rates of the plants. The amounts of total phenols in the plants at the production stage was 174.0 mg g-1 and 138.9 mg g-1 for young and mature leaves, respectively, and for plants without fruit formation 186.5 mg g-1 and 127.6 mg g-1 for young and mature leaves, respectively. The total phenol concentrations in young leaves with and without fruit formation were 25% and 46% greater compared to mature leaves. The secondary phenol synthesis in seed (146.8 mg g-1) was 31% lower than during grain maturation (212.4 mg g-1). The total phenol metabolization depends indirectly on the temperature and on the global radiation, presenting an inverse trend in relation to these climatic variables. Crop protection management should take into consideration periods of endanger of this natural defense of the plant.

Os vegetais apresentam defesa natural contra fatores externos, por meio da síntese de fenóis, as quais variam com as fases fenológicas e com o clima. Os teores de fenóis totais foram extraídos das folhas fonte e dreno e analisados em relação à produção de café, fenologia e clima. As variáveis climáticas consideradas foram: temperatura, radiação e insolação. Realizaram-se avaliações de altura, diâmetro e comprimento de ramos para determinar as taxas de crescimento. As quantidades de fenóis determinadas nas plantas com produção (174,0 mg g-1 e 138,9 mg g-1 - nova e madura) e sem produção (186,5 mg g-1 e 127,6 mg g-1 - nova e madura) não variaram. No entanto, a concentração de fenóis nas folhas nova das plantas com e sem produção foi maior que a quantidade determinada nas folhas madura, da ordem de 25% e 46%, respectivamente. A síntese de fenóis na granação (146,8 mg g-1) foi 31% inferior em relação às quantidades determinadas na maturação (212,4 mg g-1). A metabolização de fenóis depende, indiretamente, da temperatura e da radiação global. A orientação do manejo deve levar em consideração as épocas de comprometimento da defesa natural, em relação à produção de fenóis.

Growth, development, and fertilizer-15N recovery by the coffee plant

The relationship between growth and fertilizer nitrogen recovery by perenial crops such as coffee is poorly understood and improved understanding of such relations is important for the establishment of rational crop management practices. In order to characterize the growth of a typical coffee crop in Brazil and quantify the recovery of 15N labeled ammonium sulfate, and improve information for fertilizer management practices this study presents results for two consecutive cropping years, fertilized with 280 and 350 kg ha-1 of N, respectively, applied in four splittings, using five replicates. Shoot dry matter accumulation was evaluated every 60 days, separating plants into branches, leaves and fruits. Labeled sub-plots were used to evaluate N-total and 15N abundance by mass spectrometry. During the first year the aerial part reached a recovery of 71% of the fertilizer N applied up to February, but this value was reduced to 34% at harvest and 19% at the beginning of the next flowering period due to leaf fall and fruit export. For the second year the aerial part absorbed 36% of the fertilizer N up to March, 47% up to harvest and 19% up to the beginning of the next flowering period. The splitting into four applications of the used fertilizer rates was adequate for the requirements of the crop at these growth stages of the coffee crop.

A relação entre o crescimento e a recuperação do N do fertilizante aplicado a culturas perenes como a do café não é bem conhecida e é um passo chave para o estabelecimento de práticas culturais racionais. Para caracterizar o crescimento de uma cultura típica de café do Brasil, quantificar a recuperação do sulfato de amônio marcado com 15N e contribuir para a melhoria das práticas de manejo de fertilizantes, este estudo apresenta dados para dois anos agrícolas consecutivos, com fertilização de 280 e 350 kg ha-1 de N, respectivamente, aplicados em quatro vezes, utilizando cinco repetições. O acúmulo de matéria seca pela parte aérea foi medido a cada 60 dias separando as diferentes partes da planta em ramos, folhas e frutos. Subparcelas marcadas com 15N foram utilizadas para determinar as concentrações de 15N e N-total por espectrometria de massa. A parte aérea da planta durante o 1º ano chegou a absorver 71% do N do adubo aplicado até fevereiro, mas esta porcentagem se reduziu até 34% na época da colheita e até 19% no início da nova floração. No 2º ano a parte aérea chegou a absorver 36% do N do adubo até março, 47% na colheita e 19% no início da próxima floração. As doses aplicadas (280 kg ha-1 de N no 1º ano e 350 kg ha-1 no 2º ano, ambos parcelados em quatro vezes) foram adequadas neste estágio de crescimento da cultura.

Growth, development, and fertilizer-15N recovery by the coffee plant

The relationship between growth and fertilizer nitrogen recovery by perenial crops such as coffee is poorly understood and improved understanding of such relations is important for the establishment of rational crop management practices. In order to characterize the growth of a typical coffee crop in Brazil and quantify the recovery of 15N labeled ammonium sulfate, and improve information for fertilizer management practices this study presents results for two consecutive cropping years, fertilized with 280 and 350 kg ha-1 of N, respectively, applied in four splittings, using five replicates. Shoot dry matter accumulation was evaluated every 60 days, separating plants into branches, leaves and fruits. Labeled sub-plots were used to evaluate N-total and 15N abundance by mass spectrometry. During the first year the aerial part reached a recovery of 71% of the fertilizer N applied up to February, but this value was reduced to 34% at harvest and 19% at the beginning of the next flowering period due to leaf fall and fruit export. For the second year the aerial part absorbed 36% of the fertilizer N up to March, 47% up to harvest and 19% up to the beginning of the next flowering period. The splitting into four applications of the used fertilizer rates was adequate for the requirements of the crop at these growth stages of the coffee crop.

A relação entre o crescimento e a recuperação do N do fertilizante aplicado a culturas perenes como a do café não é bem conhecida e é um passo chave para o estabelecimento de práticas culturais racionais. Para caracterizar o crescimento de uma cultura típica de café do Brasil, quantificar a recuperação do sulfato de amônio marcado com 15N e contribuir para a melhoria das práticas de manejo de fertilizantes, este estudo apresenta dados para dois anos agrícolas consecutivos, com fertilização de 280 e 350 kg ha-1 de N, respectivamente, aplicados em quatro vezes, utilizando cinco repetições. O acúmulo de matéria seca pela parte aérea foi medido a cada 60 dias separando as diferentes partes da planta em ramos, folhas e frutos. Subparcelas marcadas com 15N foram utilizadas para determinar as concentrações de 15N e N-total por espectrometria de massa. A parte aérea da planta durante o 1º ano chegou a absorver 71% do N do adubo aplicado até fevereiro, mas esta porcentagem se reduziu até 34% na época da colheita e até 19% no início da nova floração. No 2º ano a parte aérea chegou a absorver 36% do N do adubo até março, 47% na colheita e 19% no início da próxima floração. As doses aplicadas (280 kg ha-1 de N no 1º ano e 350 kg ha-1 no 2º ano, ambos parcelados em quatro vezes) foram adequadas neste estágio de crescimento da cultura.

Logistic rice model for dry matter and nutrient uptake

The temporal variation of cumulative dry matter can be represented by a sigmoidal curve and the temporal variation of nutrient uptake follows this characteristic shape. Therefore, modeling the temporal variation of cumulative dry matter allows estimating nutrient uptake along the crop cycle. The objective of this study was to propose a sine model to estimate dry matter and macronutrient uptake, and to estimate the moments of maximum N and K uptake rates for the rice crop. The field experiment was carried out on a wetland area of Piracicaba, SP, Brazil, consisting of an Humic Haplaquept. The chosen rice variety was IAC 103, a middle season cycle and high yield. Observed variables were dry matter of different plant parts (root, leaf and stem, and panicle) and macronutrient contents per unit dry matter. A sine model was proposed for the cumulative variation of these variables, based on biological events that occurred during the crop cycle. The temporal variation of nutrient uptake was estimated and a lower accuracy was observed for K uptake. The maximum absorption rate for N and K was found at 56% of the relative development of the crop, corresponding to 60 days after emergence in this experiment. The proposed model presented a satisfactory behavior to define the order of magnitude of estimated dry matter and macronutrient uptake by the rice crop and maximum N and K uptake rates.

A variação temporal do acúmulo de fitomassa seca pode ser representada por curva de tipo sigmoidal e a variação temporal do acúmulo de nutrientes acompanha essa forma característica. Conseqüentemente, a modelagem da variação temporal do acúmulo de fitomassa seca permite estimar a extração de nutrientes ao longo do ciclo da cultura. O objetivo do trabalho foi propor um modelo senoidal para estimar a fitomassa seca e extração de macronutrientes pela cultura de arroz, bem como determinar a época de máxima taxa de extração de N e K. O experimento foi conduzido em Piracicaba, SP num Gleissolo Eutrófico, horizonte A chernozênico, textura média a argilosa. Foi utilizada a variedade IAC 103, caracterizada por ser de ciclo médio e de alto rendimento. As variáveis observadas foram a fitomassa seca em diferentes compartimentos da planta (raiz, folha e colmo e panícula) e os teores de macronutrientes por unidade de fitomassa seca. Propõe-se um modelo senoidal, cuja base matemática é fundamentada em eventos biológicos que acontecem ao longo do ciclo da cultura. Estimou-se a variação temporal da extração de nutrientes pela cultura, observando-se menor aderência na estimativa da extração de K. A máxima taxa de absorção de N e K foi observada a 56% do desenvolvimento relativo, equivalente a 60 DAE no estudo. O modelo proposto apresentou adequado desempenho para definir ordem de grandeza dos valores de fitomassa seca e extração de macronutrientes pela cultura de arroz, bem como para estimar a máxima taxa de absorção de N e K.

Logistic rice model for dry matter and nutrient uptake

The temporal variation of cumulative dry matter can be represented by a sigmoidal curve and the temporal variation of nutrient uptake follows this characteristic shape. Therefore, modeling the temporal variation of cumulative dry matter allows estimating nutrient uptake along the crop cycle. The objective of this study was to propose a sine model to estimate dry matter and macronutrient uptake, and to estimate the moments of maximum N and K uptake rates for the rice crop. The field experiment was carried out on a wetland area of Piracicaba, SP, Brazil, consisting of an Humic Haplaquept. The chosen rice variety was IAC 103, a middle season cycle and high yield. Observed variables were dry matter of different plant parts (root, leaf and stem, and panicle) and macronutrient contents per unit dry matter. A sine model was proposed for the cumulative variation of these variables, based on biological events that occurred during the crop cycle. The temporal variation of nutrient uptake was estimated and a lower accuracy was observed for K uptake. The maximum absorption rate for N and K was found at 56% of the relative development of the crop, corresponding to 60 days after emergence in this experiment. The proposed model presented a satisfactory behavior to define the order of magnitude of estimated dry matter and macronutrient uptake by the rice crop and maximum N and K uptake rates.

A variação temporal do acúmulo de fitomassa seca pode ser representada por curva de tipo sigmoidal e a variação temporal do acúmulo de nutrientes acompanha essa forma característica. Conseqüentemente, a modelagem da variação temporal do acúmulo de fitomassa seca permite estimar a extração de nutrientes ao longo do ciclo da cultura. O objetivo do trabalho foi propor um modelo senoidal para estimar a fitomassa seca e extração de macronutrientes pela cultura de arroz, bem como determinar a época de máxima taxa de extração de N e K. O experimento foi conduzido em Piracicaba, SP num Gleissolo Eutrófico, horizonte A chernozênico, textura média a argilosa. Foi utilizada a variedade IAC 103, caracterizada por ser de ciclo médio e de alto rendimento. As variáveis observadas foram a fitomassa seca em diferentes compartimentos da planta (raiz, folha e colmo e panícula) e os teores de macronutrientes por unidade de fitomassa seca. Propõe-se um modelo senoidal, cuja base matemática é fundamentada em eventos biológicos que acontecem ao longo do ciclo da cultura. Estimou-se a variação temporal da extração de nutrientes pela cultura, observando-se menor aderência na estimativa da extração de K. A máxima taxa de absorção de N e K foi observada a 56% do desenvolvimento relativo, equivalente a 60 DAE no estudo. O modelo proposto apresentou adequado desempenho para definir ordem de grandeza dos valores de fitomassa seca e extração de macronutrientes pela cultura de arroz, bem como para estimar a máxima taxa de absorção de N e K.