GAS EXCHANGE AND PHOTOCHEMICAL EFFICIENCY IN LIMA BEAN GENOTYPES GROWN IN COMPACTED SOILS
DOI:
https://doi.org/10.1590/1983-21252018v31n206rcKeywords:
Phaseolus lunatus L.. Physical impediment. Photosynthetic rate.Abstract
The effects of soil compaction on crop growth and productivity have been well studied in recent years, however, studies on the physiological responses of crops to compaction are scarce. The objective of this study was to evaluate the effect of soil compaction on gas exchange, and photochemical efficiency of lima bean (Phaseolus lunatus L.) genotypes of different growth habits. The experimental design was a randomized block in a 3×4 factorial arrangement, with three lima bean genotypes (Branca-Pequena, Orelha-de-Vó and Roxinha) and four compaction levels (soil densities of 1.1, 1.3, 1.5 and 1.7 g cm-3), with four replications. The following variables were evaluated at 38 days after sowing: photosynthetic rate (A), leaf transpiration (E), stomatal conductance (gs), internal CO2 concentration (Ci), instantaneous water use efficiency (WUE), intrinsic water use efficiency (iWUE), instantaneous carboxylation efficiency (iCE) and photochemical efficiency (Fo, Fm, Fv and Fv/Fm). The data were subjected to analysis of variance at 5% probability by the F test. The genotypes showed a reduction in the photosynthetic rate with increasing soil compaction. The soil compaction affected the photochemical efficiency of the genotype Orelha-de-Vó, with the Fm and Fv fitting to the linear model, and the Fv/Fm fitting to the quadratic model. The genotype Orelha-de-Vó had the highest rate of E and gs at the soil densities of 1.24 and 1.29 g cm-3, respectively. Regarding the photosynthetic rate, the genotype Roxinha is more efficient than Branca-Pequena at the soil density of 1.7 g cm -3.Downloads
References
BAKER, N. R.; ROSENQVST, E. Application of chlorophyll fluorescence can improve crop production strategies: an examination of future possibilities. Journal of Experimental Botany, Oxford, v. 55, n. 403, p. 1607-1621, 2004.
CALVO-POLANCO, M.; SÁNCHEZ-ROMERA, B.; AROCA, R. Mild salt conditions induce different response in root hydraulic conductivity of Phaseolus vulgaris over-time. Plos One, San Francisco, v. 9, n. 3, p. e90631, 2014.
CAMPOSTRINI, E.; YAMANISHI, O. K. Influence of mechanical root restriction on gas-exchange of four papaya genotypes. Brazilian Journal Plant Physiology, Campos dos Goytacazes, v. 13, n. 2, p. 129-138, 2001.
COMSTOCK, J. P. Hydraulic and chemical signalling in the control of stomatal condutance and transpiration. Journal of Experimental Botany, Oxford, v. 53, n. 367, p. 195-200, 2002.
DIAS, M. C.; BRÜGGEMANN, W. Limitations of photosynthesis in Phaseolus vulgaris under drought stress: gas exchange, chlorophyll fluorescence and Calvin cycle enzymes. Photosynthetica, Prague, v. 48, n. 1, p. 96-102, 2010.
EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECUÁRIA - EMBRAPA. Centro Nacional de Pesquisa de Solos. Manual de métodos de análise de solo. 2. ed. Rio de Janeiro, RJ: Embrapa, 2011. 230 p.
FERRAZ, R. L. S. et al. Trocas gasosas e eficiência fotossintética em ecótipos de feijoeiro cultivados no semiárido. Pesquisa Agropecuária Tropical, Goiânia, v. 42, n. 2, p. 181-188, 2012.
FERREIRA, D. F. SISVAR: um programa para análises e ensino de estatística. Revista Symposium, Recife, v. 6, p. 36-41, 2008.
FIGUEIREDO, F. A. M. M. A. et al. Condutividade hidráulica de raiz e capacidade fotossintética de mudas clonais de Eucalipto com indução de deformações radiculares. Ciência Florestal, Santa Maria, v. 24, n. 2, p. 277-287, 2014.
GRZESIAK, M. T. Impact of soil compaction on root architecture, leaf water status, gas exchange and growth of maize and triticale seedlings. Plant Root, Toyama, v. 3, s/n., p. 10-16, 2009.
GRZESIAK, S. et al. Changes in root system structure, leaf water potential and gas exchange of maize and triticale seedlings affected by soil compaction. Environmental and Experimental Botany, Oxford, v. 88, s/n., p. 2-10, 2013.
GRZESIAK, M. T. et al. Impact of soil compaction stress combined with drought or waterlogging on physiological and biochemical markers in two maize hybrids. Acta Physiologiae Plantarum, Warszawa, v. 38, n. 109, p. 2-15, 2016.
GUBIANI, P. I.; REICHERT, J. M.; REINERT, D. J. Interação entre disponibilidade de água e compactação do solo no crescimento e na produção de feijoeiro. Revista Brasileira de Ciência do Solo, Viçosa, v. 38, n. 3, p. 765-773, 2014.
HERNANDEZ-RAMIREZ, G. et al. Root responses to alterations in macroporosity and penetrability in a silt loam soil. Soil Science Society of America Journal, Madison, v. 78, n. 4, p. 1392-1403, 2014.
KOZLOWSKI, T. T. Soil compaction and growth of Woody plants. Scandinavian Journal of Forest Research, Oslo, v. 14, n. 6, p. 596-619, 1999.
KUNCORO, P. H. et al. A study on the effect of compaction transport properties of soil gas and water I: Relative gas diffusivity, air permeability, and saturated hydraulic conductivity. Soil & Tillage Research, Amsterdam, v. 143, s/n., p. 172-179, 2014.
LI, Y. G. et al. Traits of chlorophyll fluorescence in 99 plants species from the sparse-elm grassland in Hunshandak Sandland. Photosynthetica, Prague, v. 42, n. 2, p. 243-249, 2004.
LICHTENTHALER, H. K.; BUSCHMANN, C.; KNAPP, M. How to correctly determine the different chlorophyll fluorescence parameters and the chlorophyll fluorescence decrease ratio RFd of leaves with the PAM fluorometer. Photosynthetica, Prague, v. 43, n. 3, p. 379-393, 2005.
LIMA, C. L. R. et al. Produtividade de culturas e resistência à penetração de Argissolo Vermelho sob diferentes manejos. Pesquisa Agropecuária Brasileira, Brasília, v. 45, n. 1, p. 89-98, 2010.
LIMA, R. S. N. Irrigação parcial do sistema radicular e déficit de irrigação regulado em mamoeiro (Carica papaya L.): capacidade fotossintética, crescimento e eficiência no uso da água. 2014. 129 f. Tese (Doutorado em Produção Vegetal: Área de Concentração em Produção Vegetal) – Universidade Estadual do Norte Fluminense, Rio de Janeiro, 2014.
MACHADO, E. C. et al. Respostas da fotossíntese de três espécies de citros a fatores ambientais. Pesquisa Agropecuária Brasileira, Brasília, v. 40, n. 12, p. 1161-1170, 2005.
MELO, A. S. et al. Crescimento vegetativo, resistência estomática, eficiência fotossintética e rendimento do fruto da melancieira em diferentes níveis de água. Acta Scientiarum Agronomy, Maringá, v. 32, n. 1, p. 73-79, 2010.
MOURA, P. M. et al. Efeito da compactação em dois solos de classes texturais diferentes na cultura do rabanete. Revista Caatinga, Mossoró, v. 21, n. 5, p. 107-112, 2008.
NAWAZ, M. F.; BOURRIÉ, G.; TROLARD, F. Soil compaction impact and modelling. A review. Agronomy for Sustainable Development, Paris, v. 33, n. 2, p. 291-309, 2013.
OLLAS, C.; DODD, I. C. Physiological impacts of ABA–JA interactions under water-limitation. Plant Molecular Biology, Zurich, v. 91, n. 6, p. 641-640, 2016.
PEGADO, C. M. A. et al. Decomposição superficial e sub-superficial de folhas de fava (Phaseolus lunatus L.) na região do Brejo da Paraíba, Brasil. Revista Caatinga, Mossoró, v. 21, n. 1, p. 218-223, 2008.
PHILIP, E.; AZLIN, Y. N. Measurement of soil compaction tolerance of Lagestromia speciosa (L.) Pers. using chlorophyll fluorescence. Urban Forestry & Urban Greening, Jena, v. 3, n. 3, p. 203-208, 2005.
PORTES, T. A.; MAGALHÃES, A. C. N. Análise comparativa de diferentes genótipos de feijão através da medição da fluorescência da clorofila a e do balanço de O2. Revista Brasileira de Fisiologia Vegetal, Londrina, v. 5, n. 1, p. 17-23, 1993.
SANTOS, M. G. et al. Photosynthetic parameter sand leaf water potential of five common bean genotypes under mild water déficit. Biologia Plantarum, Prague, v. 53, n. 2, p. 229-236, 2009.
SHUKOR, N. N. et al. Effects of soil compaction on growth and physiological characteristics of Azadirachta excelsa seedlings. American Journal of Plant Physiology, New York, v. 10, n. 1, p. 25-42, 2015.
SILVA, G. J.; MAIA, J. C. S.; BIANCHINI, A. Crescimento da parte aérea de plantas cultivadas em vaso, submetidas à irrigação subsuperficial e a diferentes graus de compactação de um Latossolo Vermelho-Escuro distrófico. Revista Brasileira de Ciência do Solo, Viçosa, v. 30, n. 1, p. 31-40, 2006.
SILVEIRA, D. C. et al. Relação umidade versus resistência à penetração para um Argissolo Amarelo distrocoeso no recôncavo da Bahia. Revista Brasileira de Ciência do Solo, Viçosa, v. 34, n. 3, p. 659-667, 2010.
STONE, L. F.; GUIMARÃES, C. M.; MOREIRA, J. A. A. Compactação do solo na cultura do feijoeiro. I: efeitos nas propriedades físico-hídricas do solo. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, Campina Grande, v. 6, n. 2, p. 207-212, 2002.
SUZUKI, L. E. A. S. et al. Grau de compactação, propriedades físicas e rendimento de culturas em Latossolo e Argissolo. Pesquisa Agropecuária Brasileira, Brasília, v. 42, n. 8, p. 1159-1167, 2007.
TAIZ, L.; ZEIGER, E. Fisiologia vegetal. 3. ed. Porto Alegre, RS: Artmed, 2004. 719 p.
TU, J. C.; TAN, C. S. Soil compaction effect on photosynthesis, root rot severity, and growth of white beans. Canadian Journal of Soil Science, Ottawa, v. 68, n. 2, p. 455-459, 1988.
VALADÃO, F. C. A. et al. Adubação fosfatada e compactação do solo: sistema radicular da soja e do milho e atributos físicos do solo. Revista Brasileira de Ciência do Solo, Viçosa, v. 39, n. 3, p. 243-255, 2015.
VIEIRA, D. A. P. et al. Fluorescência e teores de clorofilas em abacaxizeiro cv. pérola submetido a diferentes concentrações de sulfato de amônio. Revista Brasileira de Fruticultura, Jaboticabal, v. 32, n. 2, p. 360-368, 2010.
WANG, D. et al. Effects of soil compaction stress on carbohydrate metabolismo of cucumber. Journal Plant Nutrition and Fertilizer Science, Pequim, v. 19, n. 1, p. 159-175, 2013.
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