Ecophysiology and water use efficiency of soybean cultivars under field conditions

Niedja Bezerra Costa; Maria de Fátima de Castro Oliveira; Heder Braun; Sávio da Silva Berilli; Fábio Afonso Mazzei Moura de Assis Figueiredo; Fabrício de Oliveira Reis; Tiago Massi Ferraz

doi:10.14393/BJ-v38n0a2022-54125

Authors

Niedja Bezerra Costa Universidade Estadual do Maranhão https://orcid.org/0000-0002-3914-578X
Maria de Fátima de Castro Oliveira Universidade Estadual do Maranhão https://orcid.org/0000-0002-3153-0421
Heder Braun Universidade Estadual do Maranhão https://orcid.org/0000-0003-4502-3428
Sávio da Silva Berilli Instituto Federal do Espírito Santo https://orcid.org/0000-0003-0554-8756
Fábio Afonso Mazzei Moura de Assis Figueiredo Universidade Estadual do Maranhão https://orcid.org/0000-0002-6904-9828
Fabrício de Oliveira Reis Universidade Estadual do Maranhão https://orcid.org/0000-0002-1781-3695
Tiago Massi Ferraz Universidade Estadual do Maranhão https://orcid.org/0000-0002-9840-3523

DOI:

https://doi.org/10.14393/BJ-v38n0a2022-54125

Keywords:

Chlorophyll fluorescence, Gas exchange, Glycine max. , Instantaneous water use efficiency. , Photosynthesis.

Abstract

A wide range of soybean cultivars is available on the market and understanding the physiological response and yield of these materials is fundamental to develop new management systems. Thus, the objective of the present study was to assess ecophysiological parameters and yield of soybean cultivars under field conditions. The experiment was carried out on a farm located in the municipality of Açailândia, Maranhão, Brazil. Three commercial cultivars were used (SC1, SC2 and SC3), and gas exchanges, SPAD index, Fv/Fm, photosynthesis index (PI), instantaneous water use efficiency (WUE) and intrinsic instantaneous of the use of water (iWUE) were assessed during the vegetative (V5) and reproductive (R5) stages. In addition, the biomass and production components were obtained. A randomized complete block design was used, with three cultivars and six replications. SC2 obtained the best mean for the photochemical variables. SC2 was more efficient at both development stages in WUE, but the maximum iWUE values were obtained in SC3. The SC2 cultivar obtained the best responses in the main variables analyzed, resulting in a higher yield.

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References

ARAÚJO, E.L., et al. Obtenção de peso de mil sementes em genotipos de de cacaueiro (Theobroma cacao L.). In: Seminário de iniciação científica e tecnológica (SICT) do Incaper, 1., 2016. Venda Nova do Imigrante, ES: IFES; Incaper, 2016.

ARRUDA, I.M., et al. Crescimento e produtividade de cultivares e linhagens de amendoim submetidas a déficit hídrico. Pesquisa Agropecuária Tropical. 2015, 45(2), 146-154. https://doi.org/10.1590/1983-40632015v4529652

AZEVEDO NETO, A.D.D., et al. Fluorescência da clorofila como uma ferramenta possível para seleção de tolerância à salinidade em girassol. Revista Ciência Agronômica. 2011, 42(4), 893-897. https://doi.org/10.1590/S1806-66902011000400010

BERRY, J.A., BEERLING, D.J. and FRANKS, P.J. Stomata: key players in the earth system, past and present. Current Opinion in Plant Biology. 2010, 13, 232-239. https://doi.org/10.1016/j.pbi.2010.04.013

BOLHAR-NORDENKAMPF, H.R., et al. Chlorophyll fluorescence as a probe of the photosynthetic competence of leaves in the field: a review of current instrumentation. Functional Ecology. 1989, 497-514. https://www.jstor.org/stable/2389624

BRASIL, Ministério Da Agricultura, Pecuária e Abastecimento. Regras para análise de sementes. Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento. Secretaria de Defesa Agropecuária. 2009.

CARDONA-AYALA, C., et al. Respuestas fisiológicas y bioquímicas del fríjol caupí (Vigna unguiculata L. Walp.) bajo déficit hídrico. Revista Colombiana de Ciências Hortícolas. 2014, 8(2), 250-261. https://doi.org/10.17584/rcch.2014v8i2.3218

CONAB, Companhia Nacional de Abastecimento. Acompanhamento da safra brasileira de grãos: sexto levantamento. Monitoramento agrícola – Safra 2021/22, Brasília, 2022.

CORREIA FILHO, F.L. (Cord.). Projeto Cadastro de Fontes de Abastecimento por Água Subterrânea, estado do Maranhão: relatório diagnóstico do município de Açailândia. CPRM - Serviço Geológico do Brasil. Ministério de Minas e Energia. Teresina, 2011. 37f.

DJANAGUIRAMAN, M., et al. Reproductive success of soybean (Glycine max L. Merril) cultivars and exotic lines under high daytime temperature. Plant, cell & environment. 2019, 42(1), 321-336. https://doi.org/10.1111/pce.13421

FENTA, B.A., et al. Characterization of drought‐tolerance traits in nodulated soya beans: The importance of maintaining photosynthesis and shoot biomass under drought‐induced limitations on nitrogen metabolism. Journal of Agronomy and Crop Science. 2012, 198(2), 92-103. https://doi.org/10.1111/j.1439-037X.2011.00491.x

FERREIRA, A.S., et al. Soybean agronomic performance in response to seeding rate and phosphate and potassium fertilization. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental. 2018, 22(3), 151-157. https://doi.org/10.1590/1807-1929/agriambi.v22n3p151-157

FIRMINO, R.S.; KUWAHARA, F.A. and SOUZA, G.M. Relação entre adubação fosfatada e deficiência hídrica em soja. Ciência Rural. 2009, 39(7), 1967-1973. https://doi.org/10.1590/S0103-84782009000700003

FRANÇOIS, T. Relações hídricas e trocas gasosas em plantas de feijão submetidas à irrigação deficitária. 2012. 45 f. Dissertação de Mestrado. Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, 2012.

GAVA, R., et al. Water depths for different soybean cultivars in center pivot. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental. 2018, 22(1), 10-15. https://doi.org/10.1590/1807-1929/agriambi.v22n1p10-15

GONÇALVES, F.A.R., et al. Atividade residual de herbicidas nas culturas do milho e da soja. Revista Ciências Agrarias. 2018, 61. http://dx.doi.org/10.22491/rca.2018.2570

HAKEEM, K.R., et al. Nitrogen-efficient rice cultivars can reduce nitrate pollution. Environmental Science and Pollution Research. 2011, 18(7), 1184-1193. https://doi.org/10.1007/s11356-010-0434-8

JONES, H.G. Plants and Microclimate: A quantitative approach to environmental plant physiology. 2. ed. Cambridge: Cambridge University Press, p. 1-8. 1992.

KNAUER, J., et al. Towards physiologically meaningful water‐use efficiency estimates from eddy covariance data. Global Change Biology. 2017, 21(2), 694-710. https://doi.org/10.1111/gcb.13893

LIMA, M.D.D., et al. Potassium fertilization and sowing seasons on protein yield in soybean cultivars. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental. 2017, 21(6), 392-397. https://doi.org/10.1590/1807-1929/agriambi.v21n6p392-397

LIU, Y., et al. Photosynthetic response mechanisms in typical C3 and C4 plants upon La2O3 nanoparticle exposure. Environmental Science: Nano. 2019, 7, 81-92. https://doi.org/10.1039/C9EN00992B

LOPES, E.C.S., et al. Hypernodulating soybean mutant line nod4 lacking ‘Autoregulation of Nodulation’(AON) has limited root-to-shoot water transport capacity. Annals of Botany. 2019, mcz040, 1-13. https://doi.org/10.1093/aob/mcz040

NANKISHORE, A. and FARRELL, A.D. The response of contrasting tomato genotypes to combined heat and drought stress. Journal of Plant Physiology. 2016, 202, 75-82. https://doi.org/10.1016/j.jplph.2016.07.006

NASCIMENTO, S.P.D., et al. Tolerância ao déficit hídrico em genótipos de feijão-caupi. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental. 2011, 15(8), 853-860. https://doi.org/10.1590/S1415-43662011000800013

PROCÓPIO, S.O., et al. Absorção e utilização do nitrogênio pelas culturas da soja e do feijão e por plantas daninhas. Planta Daninha. 2004, 22(3), 365-374. https://doi.org/10.1590/S0100-83582004000300006

PURCELL, L.C., et al. Biomass accumulation and allocation in soybean associated with genotypic differences in tolerance of nitrogen fixation to water deficits. Plant and Soil. 1997, 196(1), 101-113. https://doi.org/10.1023/A:1004289609466

ROSA, D.B., et al. Gas exchange and antioxidant activity in seedlings of Copaifera langsdorffii Desf. under different water conditions. Anais da Academia Brasileira de Ciências. 2017, 89(4), 3039-3050. https://doi.org/10.1590/0001-3765201720170499

SANTOS, C.M., et al. Photosynthetic capacity and water use efficiency in Ricinus communis (L.) under drought stress in semi-humid and semi-arid areas. Anais da Academia Brasileira de Ciências. 2017, 89(4), 3015-3029. https://doi.org/10.1590/0001-3765201720160729

SANTOS, M. Simulação de desfolhas em diferentes estádios vegetativo na cultura da soja. Colloquium Agraria. 2018, 14(2), 191-197. https://doi.org/10.5747/ca.2018.v14.n2.a221

SERRA, A.P., et al. Influência do glifosato na eficiência nutricional do nitrogênio, manganês, ferro, cobre e zinco em soja resistente ao glifosato. Ciência Rural. 2011, 41(1). https://doi.org/10.1590/S0103-84782011000100013

SILVA, W., et al. Índice de consumo e eficiência do uso da água em eucalipto, submetido a diferentes teores de água em convivência com braquiária. Revista Floresta. 2004, 34(3), 325-335. http://dx.doi.org/10.5380/rf.v34i3.2419

SILVA, F.G.D., et al. Trocas gasosas e fluorescência da clorofila em plantas de berinjela sob lâminas de irrigação. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental. 2015, 19(10), 946-952. https://doi.org/10.1590/1807-1929/agriambi.v19n10p946-952

STRASSER, R.J., TSIMILLI-MICHAEL, M. and SRIVASTAVA, A. The fluorescence transient as a tool to characterize and screen photosynthetic samples. In: Yunus, M., Pather, U. and Mohanly P. (eds.). Probing Photosynthesis: Mechanisms, Regulation and Adaptation. Taylor and Francis. 2000, 445-483.

YOKOYAMA, A.H., et al. Índice de área foliar e SPAD durante o ciclo da soja em função da densidade de plantas e sua relação com a produtividade de grãos. Revista de Ciências Agroveterinárias. 2018, 17(4), 531-538. https://doi.org/10.5965/223811711732018531