Modulation of Drought-Induced Stress in Cowpea Genotypes Using Exogenous Salicylic Acid.

Plant endogenous mechanisms are not always sufficient enough to mitigate drought stress, therefore, the exogenous application of elicitors, such as salicylic acid, is necessary. In this study, we assessed the mitigating action of salicylic acid (SA) in cowpea genotypes under drought conditions. An experiment was conducted with two cowpea genotypes and six treatments of drought stress and salicylic acid (T1 = Control, T2 = drought stress (stress), T3 = stress + 0.1 mM of SA, T4 = stress + 0.5 mM of SA, T5 = stress + 1.0 mM of SA, and T6 = stress + 2.0 mM of SA). Plants were evaluated in areas of leaf area, stomatal conductance, photosynthesis, proline content, the activity of antioxidant enzymes, and dry grain production. Drought stress reduces the leaf area, stomatal conductance, photosynthesis, and, consequently, the production of both cowpea genotypes. The growth and production of the BRS Paraguaçu genotype outcompetes the Pingo de Ouro-1-2 genotype, regardless of the stress conditions. The exogenous application of 0.5 mM salicylic acid to cowpea leaves increases SOD activity, decreases CAT activity, and improves the production of both genotypes. The application of 0.5 mM of salicylic acid mitigates drought stress in the cowpea genotype, and the BRS Paraguaçu genotype is more tolerant to drought stress.

Photosynthetic Responses, Growth, Production, and Tolerance of Traditional Varieties of Cowpea under Salt Stress.

Cowpea is the main subsistence crop-protein source-for the Brazilian semi-arid region. The use of salt-stress-tolerant varieties can improve crop yields. We evaluated the effect of irrigation with brackish water on the growth, photosynthetic responses, production, and tolerance of fifteen traditional varieties of cowpea. The experiment was conducted in randomized blocks, in a 15 × 2 factorial scheme, composed of 15 traditional varieties of cowpea and two salinity levels of irrigation water (0.5 and 4.5 dS m-1), with five replicates. Plants were grown in pots containing 10 dm3 of soil for 80 days. The reduction in the photosynthetic rate of cowpea varieties occurs mainly due to the decrease in stomatal conductance caused by salt stress. Salt stress increased the electron transport rate and photochemical quenching of cowpea varieties, but stress-tolerant varieties increased the CO2 assimilation rate and instantaneous carboxylation efficiency. The Ceará, Costela de Vaca, Pingo de Ouro, Ovo de Peru, and Sempre Verde varieties are tolerant to salt stress. Salt stress decreases 26% of the production of tolerant varieties to salt stress and 54% of susceptible varieties. The present findings show the existence of variability for saline stress tolerance in traditional varieties of cowpea and that Ceará, Costela de Vaca, Pingo de Ouro, and Ovo de Peru varieties are more suitable for crops irrigated with saline water.

Gas exchange in Massai grass fertilized with nitrogen and grazed by sheep / Trocas gasosas em capim-massai adubado com nitrogênio e pastejado por ovinos

The knowledge of gas exchanges in forage plants is essential for a better understanding of the process of forage biomass production in pasture. This study evaluated the gas exchange in massai grass fertilized with increasing levels of nitrogen fertilizer (control - without nitrogen fertilizer; 400; 800 and 1200 kg ha-1year-1) and under rotational grazing by sheep, in a completely randomized design with repeated measures in time. The rest period was approximately 1.5 new leaves per tiller, as determined in the pre-test at the beginning of the experiment, providing interval of 22; 18; 16 and 13 days for the levels 0.0 - control; 400; 800 and 1200 kg ha-1 year-1 nitrogen, respectively. The animals used to lower the sward height to the recommended residual height were sheep (½ Morada Nova x ½ undefined breed), placed in paddocks of 42.3 m2. As the animals grazed, the height of the sward was monitored with a ruler until the canopy reached the recommended residual height of approximately 15 cm, corresponding to the residual LAI of exit of the animals from the paddock at approximately 1.5, as determined in a pre-test to set up the experiment. The variables stomatal conductance, leaf photosynthesis rate, leaf carbon dioxide concentration, photosynthesis/transpiration ratio, chlorophyll relative index and nitrogen sufficiency index revealed a positive linear response to nitrogen fertilization. Nitrogen fertilization level at 1200 kg ha-1year-1 caused an increment of 92.3% in leaf photosynthesis rate in relation to the control. The leaf temperature and photosynthesis/conductance ratio were reduced with increasing nitrogen levels. The leaf transpiration showed a quadratic response with maximum point with increasing nitrogen levels. Nitrogen fertilization favor the gas exchange in massai grass up to the last level tested.

O conhecimento das trocas gasosas em plantas forrageiras é essencial para melhor entendimento de como ocorre o processo de produção de biomassa de forragem na pastagem. Objetivou-se avaliar as trocas gasosas no capim-massai submetido a crescentes doses de nitrogênio (controle - sem nitrogênio; 400; 800 e 1200 kg ha-1 ano-1) e sob lotação rotativa com ovinos, num delineamento inteiramente casualizado com medidas repetidas no tempo. O período de descanso adotado foi de aproximadamente 1,5 novas folhas por perfilho, conforme determinação em pré-ensaio quando do início da instalação do experimento, propiciando um intervalo de 22; 18; 16 e 13 dias para as doses 0,0 ­ controle; 400; 800 e 1200 kg ha-1 ano-1 de nitrogênio, respectivamente. Os animais utilizados para rebaixamento do pasto até a altura residual preconizada foram ovinos (½ Morada Nova x ½ SPRD), alocados em piquetes de 42,3 m2. À medida que os animais pastejavam, a altura do pasto foi monitorada com auxílio de uma régua, até que o dossel atingisse a altura residual preconizada de aproximadamente 15 cm, correspondendo ao IAF residual de saída dos animais do piquete de aproximadamente 1,5, conforme determinação em pré-ensaio para instalação do experimento. As variáveis: condutância estomática, taxa de fotossíntese foliar, concentração interna de CO2, relação fotossíntese/transpiração, índice relativo de clorofila e índice de suficiência de nitrogênio responderam de forma linear crescente ao incremento nas doses de nitrogênio. Verificou-se aumento de 92,3% na taxa de fotossíntese para a dose de N de 1200 kg ha-1 ano-1 em relação à ausência de nitrogênio. A temperatura da folha e a relação fotossíntese/condutância foram reduzidas com o aumento das doses de nitrogênio. A adubação nitrogenada proporcionou resposta quadrática com ponto de máximo sobre a taxa de transpiração foliar. A adubação nitrogenada favorece as trocas gasosas em capim-massai até a última dose estudada.

Water salinity and nitrogen fertilization in the production and quality of guava fruits / Salinidade da água e adubação nitrogenada na produção e qualidade de frutos de goiabeira

Using nitrogen (N) to increase plant tolerance to salinity has been tested in many species. However, in addition to controversial results, most studies are conducted with annual species and/or in the initial growth stage and there are almost no studies with perennial fruit crops in the production stage. Thus, this study aimed to evaluate the production components and post-harvest quality of 'Paluma' guava irrigated with water of increasing salinity in soil fertilized with N. The experiment was carried out for two years in drainage lysimeters in an experimental area of the Federal University of Campina Grande (UFCG), Pombal, PB, Brazil. The experimental design was in randomized blocks, in 5 x 4 factorial scheme, with of five levels of water salinity ­ ECw (NaCl)(0.3, 1.1, 1.9, 2.7 and 3.5 dS m-1) and four N doses (ureia) (70, 100, 130 and 160% of the recommended dose - 541.1 mg of N dm-3 of soil per year), with three replicates. Number of fruits, mean fruit weight, production per plant, polar and equatorial diameters of fruit and contents of soluble solids and ascorbic acid (vitamin C) decreased linearly with the increase in irrigation water salinity from 0.3 dS m-1. The interaction between water salinity and N doses and the isolated action of N did not interfere statistically with the studied variables.

O uso de nitrogênio como forma de aumentar a tolerância das plantas à salinidade tem sido testado em muitas espécies. No entanto, além de resultados controversos, se observa que a maioria dos estudos são realizados com espécies anuais e, ou na fase inicial de crescimento, sendo praticamente inexistentes estudos com frutíferas perenes em fase de produção. Nessa direção, o trabalho teve como objetivo avaliar os componentes de produção e a qualidade pós-colheita de goiabeira 'Paluma' irrigada com águas de salinidade crescente no solo com nitrogênio. O experimento foi conduzido durante dois anos em lisímetros de drenagem numa área experimental da Universidade Federal de Campina Grande (UFCG), Pombal, PB. O delineamento experimental foi em blocos casualizados, em esquema fatorial 5 x 4, com salinidades de água ­ CEa (NaCl) de 0,3, 1,1, 1,9, 2,7 e 3,5 dS m-1 e quatro doses de nitrogênio (ureia) de 70, 100, 130 e 160% da dose recomendada de 541,1 mg de N dm-3 por ano, com três repetições. A interação salinidade da água x doses de nitrogênio e ação isolada de N não influenciaram estatisticamente as variáveis estudadas. O número de frutos, a massa média de frutos, a produção por planta, o diâmetro polar e equatorial dos frutos, os teores de sólidos solúveis e ácido ascórbico (vitamina C), decresceram linearmente com o aumento da salinidade da água de irrigação a partir de 0,3 dS m-1.

Fluxo de biomassa e estrutura do dossel em capim-braquiária manejado, sob lâminas de irrigação e idades de crescimento / Biomass flow and canopy structure in brachiaria grass managed under irrigation depth and growth ages

Objetivou-se avaliar o fluxo de biomassa e a estrutura do dossel do capim-braquiária manejado sob cinco lâminas de irrigação (3,84; 4,39; 6,19; 8,62 e 10,46 mm dia-1) e quatro idades de crescimento, num delineamento inteiramente casualizado em arranjo de parcelas subdivididas, sendo as lâminas de irrigação, estudadas nas parcelas, e as idades de crescimento (10, 17, 24 e 31 dias), nas subparcelas, com quatro repetições. Constatou-se interação entre lâminas de irrigação x idades de crescimento para a altura do dossel. Verificou-se resposta quadrática com ponto de mínimo para a relação folha/colmo e eficiência de uso da água em função do avanço nas idades de crescimento. Constatou-se resposta linear crescente para a taxa de alongamento foliar e taxa de alongamento dos colmos com o incremento nas lâminas de irrigação. Constatou-se resposta crescente para a biomassa de forragem verde, biomassa de lâmina foliar verde, relação material vivo/material morto, densidade populacional de perfilhos e índice de área foliar com o avanço nas idades de crescimento. As idades de crescimento mais avançadas proporcionam incremento na biomassa de forragem e a irrigação favorece o fluxo de biomassa do capim-braquiária.

This research aimed to evaluate the biomass flow and canopy structure of Brachiaria decumbens under five water supply (3.84, 4.39, 6.19, 8.62 and 10.46 mm day-1). A completely randomized with split-plot design of five irrigation depth being the plots and growth ages (10, 17, 24 and 31 days), the subplots, with four replicates were adopted. It was interaction found between irrigation depth and growth ages for the canopy height. Quadratic responses were observed to the leaf/stem ratio and water use efficiency with minimum value in function to the advance in growth ages. It was observed positive linear response to the leaf elongation rate and stem elongation rate with the increase in irrigation depth. It was found positive linear responses to the green forage biomass, green leaf biomass, green material/dead material, tiller population density and leaf area index with increasing growth ages. The growth ages increment the herbage biomass and the irrigation improve favor the biomass flow of Brachiaria grass.

Características morfogênicas de dois tipos de perfilhos e produção de biomassa do capim-massai adubado com nitrogênio durante o estabelecimento / Morphogenic characteristics of two tillers types and biomass production of massai grass under nitrogen fertilization during the establishment

Objetivou-se avaliar as características morfogênicas de dois tipos de perfilhos (principal e primário) e a produção de biomassa do capim-massai durante o estabelecimento em casa de vegetação sob cinco doses de nitrogênio (0; 150; 300; 450 e 600 mg dm-3) em um delineamento inteiramente casualizado, em arranjo de parcelas subdivididas, com cinco repetições. A dose de nitrogênio para cada tratamento foi dividida em duas, sendo a primeira metade aplicada logo após o desbaste final (13 DAE) e a segunda metade aplicada 14 dias após a primeira. Foram identificados seis perfilhos (três principais e três primários) em cada unidade experimental, para posterior acompanhamento e determinação das variáveis do fluxo de biomassa. A taxa de alongamento foliar foi incrementada pelas doses de nitrogênio (N) e o perfilho principal apresentou maior valor em relação ao primário. A dose de 600 mg N dm-3 de solo, proporcionou um incremento de 17,4% na taxa de alongamento foliar em relação às plantas que não receberam nitrogênio. A taxa de alongamento dos colmos não foi influenciada com a elevação das doses de nitrogênio, com o perfilho primário apresentado maior valor para a referida variável. A taxa de senescência foliar posterior não foi influenciada pelas doses de N, porém foi superior para o perfilho principal. O número de folhas vivas por perfilho e a taxa de aparecimento foliar responderam positivamente a adubação nitrogenada, com o perfilho principal mostrando-se superior para ambas as variáveis e sendo verificada resposta inversa para o filocrono. Verificaram-se valores estimados de 0,135 e 0,154 folhas dia-1 perf-1 para a taxa de aparecimento foliar e de 7,49 e 6,56 dias folha-1 (filocrono) para 0 e 600 mg N dm-3 de solo, respectivamente. A biomassa de forragem total foi incrementada com as doses de nitrogênio. A adubação nitrogenada influencia positivamente as características morfogênicas e a produção de biomassa do capim-massai até a dose de 600 mg de N dm-3 de solo.

The experiment was conducted with the objective of evaluate the morphogenic characteristics of two tillers types (main and primary) and the biomass production in massai grass during the establishment in greenhouse under five nitrogen fertilization levels. A completely randomized in the split-plot design, with five nitrogen levels (0; 150; 300; 450 and 600 mg N dm-3 of soil) and five replicates (plots) were adopted. The level of nitrogen for each treatment was divided into two parcels, the first half applied immediately after the roughing final (13 DAE) and the second half applied 14 days after the first. We identified six tillers (three main and three primary) in each experimental unit, for further monitoring and determining the variables biomass flow. The leaf elongation rate was increased with the nitrogen fertilization levels and the primary tiller showed highest value in relation than main tiller. The fertilization level at 600 mg N dm-3 presented increment of 17.4% in the leaf elongation rate at 0 mg N dm-3. The culm elongation rate was not influenced by nitrogen fertilization and the primary tiller showed highest value for this variable. The leaf senescence rate after cut was not influenced by nitrogen fertilization. However, it was showed highest value for the main tiller. The number living leaves per tiller and leaf appearance rate were increased with N levels and the main tiller was superior in both variables, being the inverse occurred for the phylochron. There were observed values estimated of 0.135 and 0.154 leaf day-1 tiller-1 for the leaf appearance rate and 7.49 and 6.56 days/leaf for the phylochron for 0 and 600 mg N dm-3levels, respectively. The total herbage dry biomass increased with nitrogen fertilization levels. The nitrogen fertilization influences positively the morphogenic characteristics and biomass production of the massai grass until the fertilization dose of 600 mg N dm-3.

Yield and ion content in maize irrigated with saline water in a continuous or alternating system / Produtividade e teores de íons no milho irrigado com águas salinas de forma contínua ou alternada

Irrigation with water containing salt in excess can affect crop development. However, management strategies can be used in order to reduce the impacts of salinity, providing increased efficiency in the use of good quality water. The objective of this research was to study the effects of use of high salinity water for irrigation, in continuous or cyclic manner, on vegetative growth, yield, and accumulation of ions in maize plants. Two experiments were conducted during the months from October to January of the years 2008/2009 and 2009/2010, in the same area, adopting a completely randomized block design with four replications. Irrigation was performed with three types of water with electrical conductivities (ECw) of 0.8 (A1), 2.25 (A2) and 4.5 (A3) dS m-1, combined in seven treatments including the control with low salinity water (A1) throughout the crop cycle (T1). Saline waters (A2 and A3) were applied continuously (T2 and T5) or in a cyclic way, the latter being formed by six irrigations with A1 water followed by six irrigations by eitherA2 or A3 water, starting with A1 at sowing (T3 and T6) or 6 irrigations with A2 or A3 water followed by 6 irrigations with A1 water (T4 and T7) . The use of low and high salinity water resulted in lower accumulation of potentially toxic ions (Na and Cl) and improvement in the Na/K balance in the shoots of maize plants. Application of saline water in a cyclic way also allows the substitution of about 50% of water of low salinity in irrigation, without negative impacts on maize yield.

A irrigação com águas que contenham sais em excesso pode afetar de forma negativa o desenvolvimento das culturas. No entanto, estratégias de manejo devem ser utilizadas de modo a reduzir os impactos da salinidade, proporcionando aumento na eficiência do uso de água de boa qualidade. O objetivo deste trabalho consistiu em estudar os efeitos de uso de água de alta salinidade na irrigação, de forma contínua ou cíclica, sobre o crescimento vegetativo, a produtividade e o acúmulo de íons em plantas de milho. Foram realizados dois experimentos durante os meses de outubro a janeiro, em 2008/2009 e 2009/2010, na mesma área, adotando-se um delineamento experimental em blocos casualizados, com quatro repetições. A irrigação foi realizada com três tipos de água com condutividade elétrica (CEa) de 0,8 (A1), 2,25 (A2) e 4,5 (A3) dS m-1, combinadas em sete tratamentos, incluindo o controle com água de baixa salinidade (A1) durante todo o ciclo (T1). As águas salinas A2 e A3 foram aplicadas de forma contínua (T2 e T5) ou cíclica, sendo esse último manejo formado por seis irrigações com A1, seguidas de seis irrigações com A2 ou A3 (T3 e T6), iniciando com A1 na semeadura ou seis irrigações com A2 ou A3, seguidas por seis irrigações com A1 (T4 e T7). O uso cíclico de águas de baixa e alta salinidade resultou em menor absorção de íons potencialmente tóxicos (Na e Cl) e melhoria no balanço Na/K na parte aérea das plantas de milho. A aplicação de água salina de forma cíclica permitiu também a substituição de cerca de 50% de água de baixa salinidade na irrigação, sem impactos negativos sobre a produtividade do milho.

Rotação cultural feijão caupi/milho utilizando-se águas de salinidades diferentes / Cowpea/corn crop rotation utilizing waters of different salinities

O objetivo do presente trabalho foi avaliar as alterações nas propriedades químicas do solo, no crescimento e na produtividade, em um ciclo de rotação cultural feijão caupi/milho irrigado, com águas de diferentes salinidades. O experimento foi conduzido em Fortaleza, Ceará (CE), seguindo-se o delineamento em blocos ao acaso, com quatro tratamentos e cinco repetições, totalizando 20 parcelas. Os tratamentos estudados foram: plantas irrigadas por sulcos com água do poço com CEa de 0,8 (T1); 2,2 (T2); 3,6 (T3); e 5,0dS m-1(T4). Utilizou-se, primeiramente, o cultivo do feijão caupi (estação seca), com espaçamento de 0,8m entre linhas e 0,3m entre plantas, com duas plantas por cova. As parcelas permaneceram demarcadas para o cultivo do milho (estação chuvosa), com espaçamento de 0,8m entre linhas e 0,2m entre plantas e uma planta por cova. Foram avaliadas as propriedades químicas do solo, o crescimento vegetativo, a produtividade e a partição da matéria seca. A aplicação de água salina durante o cultivo do feijão caupi na estação seca aumentou a salinidade e a sodicidade do solo, reduzindo o crescimento e a produtividade do feijão caupi. As elevadas precipitações pluviométricas antes e durante o cultivo do milho reduziram os prováveis efeitos negativos da salinidade nessa cultura. As elevadas produtividades das culturas e as pequenas alterações nos teores de sais no solo sugerem a viabilidade de utilização da rotação cultural feijão caupi/milho nas condições semelhantes às do presente estudo.

The objective of this study was to evaluate the changes in chemical properties of soil, growth and productivity of crops in a cowpea/corn rotation irrigated with water of different salinities. The experiment was conducted under field conditions in randomized block design in a factorial scheme with four treatments and five replications totaling twenty plots. The treatments consisted of plants irrigated with well water of ECw of 0.8 (T1), 2.2 (T2), 3.6 (T3) and 5.0dS m-1 (T4). In the first crop with cowpea (dry season) the space used was 0.8m between rows and 0.3m between plants, with two plants per hole. The same plots were utilized for the cultivation of corn (rainy season), using a spacing between rows of 0.8m and 0.2m between plants and one plant per hole. During the trial period, the chemical properties of soil, plant growth, productivity and partitioning of dry matter were evaluated. The use of saline water during cultivation of the cowpea in the dry season increased the salinity and sodicity of the soil, which reduced the growth and productivity of cowpea. High rainfall before and during the cultivation of corn eliminated the possible negative effects of salinity in this crop. The high yield of crops and the relatively small alteration in the salt content of the soil suggest the feasibility of using cowpea/corn crop rotation under conditions similar to this study.

Acumulação de biomassa e extração de nutrientes por plantas de feijão-de-corda irrigadas com água salina em diferentes estádios de desenvolvimento / Biomass accumulation and nutrient extraction by cowpea plants irrigated with saline water at different growth stage

A utilização de águas de moderada e alta salinidade na agricultura é uma realidade cada vez mais próxima, tendo em vista a limitada disponibilidade de águas de baixa salinidade para expansão da agricultura irrigada. O objetivo deste trabalho foi investigar os efeitos da aplicação de água salina sobre o crescimento e a extração de nutrientes pela cultura nos diferentes estádios de desenvolvimento de plantas de feijão-de-corda. O experimento foi conduzido em condições de campo, no delineamento em blocos ao acaso, com cinco tratamentos e cinco repetições. Os tratamentos empregados foram: T1 - água do poço (CEa de 0,8dS m-1) durante todo o ciclo; T2 - água salina (CEa de 5,0dS m-1) durante todo o ciclo; T3, T4 e T5 - água salina de zero a 22 dias após a semeadura (DAS), de 23 a 42DAS e de 43 a 62DAS, respectivamente. As plantas dos tratamentos T3, T4 e T5 foram irrigadas com água do poço nas demais fases do ciclo. Aos oito, 23, 43 e 63DAS, grupos de, no mínimo, quatro plantas foram coletadas para a determinação da produção de matéria seca e dos teores de Na, Cl, K, Ca, N, P, Fe, Cu, Zn e Mn. Foram avaliados os totais extraídos e a distribuição dos nutrientes na planta. A aplicação de água salina durante todo o ciclo (T2) e na germinação e fase inicial de crescimento (T3) inibiu e retardou, respectivamente, o crescimento da cultura. As plantas de feijão-de-corda extraíram os minerais analisados na seguinte ordem decrescente: N > K > Cl > Ca > Na > P > Fe > Mn > Zn > Cu, e a aplicação contínua de água salina (T2) reduziu a extração da maioria dos nutrientes, com exceção do Na. Os minerais Na, Cl, K, Ca, Fe e Mn permaneceram preferencialmente nas partes vegetativas, enquanto N e P foram translocados, em maiores proporções, aos frutos.

Due to the limited availability of low salinity waters, the use of water of moderate to high salinity in agriculture is a close reality in the expansion of irrigated farms. The objective of this research was to evaluate the effect of irrigation with saline water, applied at different development stages of cowpea plants, on growth and nutrient uptake. The experiment was set up in the field during the dry season. A completely randomized block design, with five treatments and five replications was adopted. The treatments studied were: T1 - groundwater with electrical conductivity (ECw) of 0.8dS m-1 during the whole crop cycle; T2 - saline water (ECw = 5.0dS m-1) during the whole crop cycle; T3, T4 and T5 - saline water from 0 to the 22nd day after sowing (DAS), from the 23rd to the 42nd DAS and from the 43rd to 62nd DAS, respectively. The plants subjected to T3, T4 and T5 were irrigated with groundwater in the other stages of the crop cycle. At 8, 23, 43 and 63DAS plants were collected for evaluation of plant growth, Na, Cl, K, Ca, N, P, Fe, Cu, Zn and Mn contents and distribution in plant parts. The application of saline water during the whole crop cycle (T2) and during the germination and initial plant development (T3) caused, respectively, inhibition and retardation of plant growth. Cowpea plants removed the minerals in the following decreasing sequence: N > K > Cl > Ca > Na > P > Fe > Mn > Zn > Cu, but the continuous use of saline water (T2) reduced the total uptake of all nutrients, except for Na. The minerals Na, Cl, K, Ca, Fe and Mn were distributed preferentially in the vegetative parts of the plant, while most of the N and P were translocated to the pods.