Biochar and foliar application of potassium nitrate enhance photosynthesis and improve soil-plant relationship in tomato cultivation under deficit irrigation conditions | Biochar e aplicação foliar de nitrato de potássio melhoram a fotossíntese e aperfeiçoam a relação solo-planta no cultivo de tomate sob condições de irrigação deficitária

This thesis aimed to examine the effect of biochar as a soil conditioner and potassium source in tomato cultivation under different soil moisture levels, as well as to investigate the combined effects of biochar and foliar spray of KNO3 to minimize damage caused by water deficit, maximize photosynthesis, and improve water use efficiency. The use of biochar derived from coffee husks (material rich in potassium) was employed to increase tomato crop productivity while preserving the environment through a circular economy approach. This approach involves returning agricultural waste material to the soil as a nutrient source, reducing waste disposal and the need for chemical fertilizer use. The study was divided into three chapters, with two conducted in a controlled environment and one in an open field. In the first chapter, we hypothesized that the application of biochar to the soil and foliar spraying with KNO 3, either alone or in combination, could positively influence the physiology, productivity, and quality of tomato fruits under different soil moisture conditions. In the second chapter, we evaluated the effects of these treatments on the physiology, biometric parameters of the aerial part and roots, and biomass accumulation in tomato plants. Finally, in the third chapter, we investigated the development and productivity of tomato plants in an open field with biochar application and varying irrigation levels, as well as the impact of biochar on the chemical and physical- hydrological properties of the soil. In all conducted trials, negative effects of water deficit on physiological and productive parameters of the tomato plants were observed. On the other hand, the use of biochar resulted in increased production, fruit quality, and improvements in the chemical and physical properties of the soil. Therefore, coffee husk biochar can be considered a good soil conditioner and good fertilizer that also provides stable carbon to the soil. Foliar spray of KNO3 did not improve the productive aspects of tomato plants and did not have a synergistic effect with biochar. Keywords: Deficit irrigation; Tomato; Water use efficiency; Harvest; Fruit quality.

Esta tese teve como objetivo examinar o efeito do biochar como condicionador de solo e fonte de potássio no cultivo de tomate sob diferentes níveis de umidade do solo, bem como, investigar seus efeitos em combinação com a pulverização foliar de KNO 3 para minimizar os danos provocados pelo deficit hidrico e maximizar a fotossíntese e a eficiência do uso da água. A utilização de biochar de cascas de café (material rico em potássio), foi empregada para aumentar a produtividade da cultura do tomateiro, ao mesmo tempo em que preserva o meio ambiente por meio de uma abordagem de economia circular, em que material proveniente de lavoura de cafés, retorna ao solo como fonte de nutrientes, reduzindo assim o descarte deste material e a necessidade de reposição de fertilizantes químicos. O estudo foi dividido em três capítulos, dos quais dois foram conduzidos em ambiente protegido e um em campo aberto. No primeiro capítulo, teve-se como hipótese de que a aplicação de biochar no solo e a pulverização foliar com KNO3, isoladas ou em combinação, podem influenciar positivamente a fisiologia, produtividade e qualidade dos frutos de tomate sob diferentes condições de umidade do solo. No segundo capítulo, avaliamos a influência desses mesmos tratamentos na fisiologia, nos parâmetros biométricos da parte aérea e das raízes, e no acúmulo de biomassa em plantas de tomate. Finalmente, no terceiro capítulo, investigamos em campo aberto o desenvolvimento e a produtividade do tomateiro com a aplicação de biochar e diferentes níveis de irrigação, além disso, foi investigado o impacto do biochar nas características químicas e físicas-hídricas do solo. Em todos ensaios realizados, foi verificado efeitos negativos do deficit hídrico nos parâmetros fisiológicos e produtivos do tomateiro. Por outro lado, o uso de biochar resultou em aumento da produção, qualidade dos frutos e melhorias nas propriedades químicas e físicas do solo. Portanto, o biochar de cascas de café pode ser considerado um bom condicionador de solo e uma fonte eficiente de K. A pulverização foliar de KNO3 não melhorou os aspectos produtivos das plantas de tomate, e não teve efeito sinérgico com o biochar. Palavras-chave: Irrigação deficitária; Tomate; Eficiência no uso da água; Colheita; Qualidade do fruto.

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