Produtividade, índices fisiológicos e nitrogenados avaliados na planta em tempo real, influenciados pelo manejo do nitrogênio, época de cultivo e cultivar de batata | Yield, physiological and nitrogen indices evaluated in the plant in real-time affected by nitrogen management, growing season and potato cultivars

Os objetivos da tese foram: a) verificar a influência do manejo do nitrogênio (N), doses e épocas de aplicação do N, sobre índices fisiológicos e nitrogenados avaliados na quarta folha (QF) e na planta em tempo real; b) estimar o nível crítico dos mesmos em duas cultivares de batata, em duas épocas de cultivo; c) quantificar os valores das características morfofisiológicas associados ao crescimento das plantas e a produtividade de N nas folhas de cultivares de batata; d) determinar a dose ótima de N associada à máxima produtividade física e econômica de tubérculos de cultivares de batata. Avaliou-se também a possibilidade de estimar indiretamente o teor de N na QF complemente expandida de cultivares de batata com o equipamento Dualex® (índice de clorofila, índice de flavonóis e índice de balanço de N); os teores de fenóis solúveis e os carboidratos (açúcares solúveis totais, açúcares redutores e amido) na QF e nos tubérculos obtidos no momento da colheita do experimento. Os índices nitrogenados foram: índice SPAD, teor de clorofila total extraível na QF, relação entre o teor de clorofila a e b na QF, eficiência do uso do N na QF, teor de N na QF por área; teor de N na QF, no caule e na folha; conteúdo de N na QF e quantidade de N acumulada pela parte aérea. Os índices fisiológicos foram: área foliar da QF e da planta, °h, L , C, °h/(L *C); massa de matéria seca da folha, do caule, da QF, da parte aérea e total; área foliar específica da QF e da planta e razão de área foliar. Os estudos foram realizados na Horta Nova de Pesquisa do Departamento de Fitotecnia, da Universidade Federal de Viçosa, UFV, em Viçosa-MG (20º45 S e 42º51 W e altitude de 693 metros), nos anos de 2009, 2010 e 2011. Em experimentos distintos, foram estudados: a) cinco doses de N aplicadas em pré-plantio (0; 50; 100; 200 e 300 kg ha-1 de N) e duas cultivares de batata (Asterix e Atlantic), no período de julho a novembro de 2009, no delineamento em blocos casualizados, com quatro repetições. Aos 21 dias após a emergência (DAE), foram coletadas plantas representativas de cada parcela, para a determinação dos índices fisiológicos e nitrogenados; b) entre os meses de março a junho de 2010 foram instalados e conduzidos, simultaneamente, dois experimentos no campo. Cada um correspondendo a uma cultivar de batata (Ágata e Asterix) e três doses de N (0; 300 e 600 kg ha-1 de N) aplicadas em pré-plantio, caracterizadas como condições limitante, adequada e excessiva. Os experimentos foram instalados em esquema de parcelas subdivididas, com quatro repetições, no delineamento em blocos casualizados. As parcelas foram constituídas pelas doses de N e as subparcelas por cinco épocas de coletas, a intervalos de 14 dias, aos 14, 28, 42, 56 e 70 DAE. Em cada época de coleta foram colhidas plantas representativas de cada subparcela sendo calculadas as razões alométricas e realizadas a análise de crescimento e a produtividade de N na folha; c) em experimentos realizados na época seca com irrigação (maio a setembro de 2010) e chuvosa (dezembro de 2010 a março de 2011) foram avaliadas cinco doses de N (0; 50; 100; 200 e 300 kg ha-1 de N) aplicadas no sulco, em pré-plantio e quatro doses de N aplicadas aos 21 DAE, em cobertura (0; 100; 200 e 300 kg ha-1 de N), em duas cultivares de batata (Ágata e Atlantic). Índices fisiológicos e nitrogenados foram determinados após a coleta das plantas aos 42 DAE; d) na época chuvosa, aos 21 DAE, imediatamente antes de realizar a adubação de cobertura e aos 42 DAE leituras com o Dualex® foram realizadas nas plantas representativas de cada parcela. Quantificaram-se também, aos 21, 42 DAE e no momento da colheita dos tubérculos, os teores de carboidratos (açúcares solúveis totais, açúcares redutores e amido) e fenóis solúveis. Aos 21 e 42 DAE foram determinados os carboidratos e fenóis solúveis na QF e, também foram determinados nos tubérculos no momento da colheita do experimento. Concluise que a dose de N influencia positivamente todos os índices fisiológicos e nitrogenados avaliados aos 21 DAE. A dose de N estimada para obter a máxima eficiência física é 180,33 e 205,24 kg ha-1 de N, propiciando a máxima produtividade comercial de tubérculos de 38,60 e 37,90 t ha-1, para Asterix ou Atlantic, respectivamente. A produtividade comercial de tubérculos de cultivares de batata é prognosticada pelo índice SPAD e explicada por modelo matemático contendo índices fisiológicos e nitrogenados como variável dependente. A época de avaliação influencia os valores das características morfológicas e fisiológicas em condições limitantes, adequada e excessiva de N. A área foliar específica e a razão de massa foliar são as variáveis que apresentam maior correlação com a variação da taxa de crescimento relativo da cultura. Os índices fisiológicos e nitrogenados determinados aos 42 DAE são apropriados para a determinação da disponibilidade do N aplicado no momento do plantio e em cobertura. Na época seca, não é necessário parcelar o fertilizante nitrogenado. Nessa época, a dose de N para a máxima eficiência econômica é 169,30 e 193,0 kg ha-1 de N, para as cultivares Ágata e Atlantic, respectivamente. Na época chuvosa, é necessário parcelar o fertilizante nitrogenado. Nessa época, a dose de N para a máxima eficiência econômica é 189,8 kg ha-1 de N em pré-plantio e 174,8 kg ha-1 de N em cobertura, para a cultivar Ágata; 183,3 kg ha-1de N em pré-plantio e 214,4 kg ha-1 de N em cobertura, para a cultivar Atlantic. Há efeito positivo das doses de N aplicadas em pré-plantio sobre o índice de clorofila, índice de balanço de N e o teor de N; e efeito negativo sobre o índice de flavonóis, o teor de fenol, o teor de amido e a relação amido/ANR determinados na QF aos 21 DAE. A concentração de N na QF da batata é estimada indiretamente com o equipamento portátil Dualex®. Há efeito positivo das doses de N em pré-plantio e em cobertura sobre o índice de clorofila e índice de balanço de N; e efeito negativo das doses de N em pré-plantio e em cobertura sobre o índice de flavonóis e o teor de fenóis solúveis e de amido determinado na QF aos 42 DAE. Há efeito negativo das doses de N em pré-plantio e em cobertura sobre o teor de fenol solúvel e o teor de amido; e positivo das doses de N em pré-plantio e em cobertura sobre o teor de açúcar solúvel total e açúcar não-redutor determinado nos tubérculos obtidos no momento da colheita

The objectives of the thesis were: a) to determine the effect of nitrogen (N) management, rates and application time of the N, on physiological and N indexes realtime evaluated both in the fourth leaf from the apex (FL) and in the plant; b) to estimate the critical values (CV) of those indexes in two potato cultivars at two growing season; c) to determine the value of morphological and physiological characteristics associated with plant growth and leaf N productivity in potato cultivars; d) to determine the optimum N fertilization rate associated with the maximum tuber physical and economic yield of potato cultivars. It was also evaluated the possibility to indirectly estimate the leaf N concentration of potato cultivars with Dualex® equipment (chlorophyll index, flavonol index and N balance index) as well the soluble phenol and carbohydrates (total soluble sugars, reducing sugars and starch) in potato leaf and tuber at the harvest time. In FL, the N indexes were: reading SPAD, total leaf chlorophyll concentration, leaf chlorophyll a and b ratio, N efficiency use, N concentration in per area; N concentration in FL, stem, and leaf, N content in FL and N accumulated amount by shoots. The physiological indexes were: FL and plant leaf area, °h, L , C, °h/(L *C) ratio; leaf, stem, FL, shoot and total dry matter; FL and plant specific leaf area and leaf area ratio. The experiments were established in the field, at the Federal University of Viçosa (UFV), Viçosa, Minas Gerais State, the years 2009, 2010 and 2011. In different experiment were evaluated: a) five N fertilization rates applied in furrow at pre-planting (0, 50, 100, 200 and 300 kg ha-1) and two potato cultivars (Asterix and Atlantic) during July-November 2009, in a randomized block design with four replications. At 21 days after emergence (DAE), were harvested representative plants in each plot. The physiologic and N indexes were evaluated after harvest plant; b) between March to June, 2010 it were simultaneously installed and conducted two field experiments. Each experiment was one potato cultivars (Ágata and Asterix) and three N fertilization rates (0; 300 and 600 kg ha-1) pre-planting applied in the furrow which were characterized as limiting, adequate and excessive conditions. The experiments were arranged in a split-plot design with four repetitions in randomized complete blocks. The plots were constituted by N fertilization rates and subplots by five plant sampling time, 14; 28; 42; 56 and 70 DAE. In each sampling time it was harvested representative plant in each subplot and calculated alometrics ratio and accomplished the plant growth analysis and leaf N productivity; c) in experiment during the dry season (May to September 2010), but irrigated, and wet season (December 2010 to March 2011) it were evaluated five N fertilization rates (0; 50; 100; 200 and 300 kg ha-1) applied in the furrow at pre-planting and four N fertilization rates (0; 100; 200 and 300 kg ha-1) applied in the furrow at sidedress in two potato cultivars (Ágata and Atlantic). The physiological and N indexes were evaluated after harvest plant at 42 DAE; d) in the rainy season, immediately before the N fertilizer sidedressing, at 21 DAE, and at 42 DAE, Dualex® readings were taken in plants representative by plot. It was also determined at 21, 42 DAE and at tuber harvest, the carbohydrates (total soluble sugars, reducing sugars and starch) and soluble phenol concentration. It is concluded the N fertilization rates affect positively all physiological and N indexes evaluated at 21 DAE. N fertilization rate for maximum physical efficiency (MFE) is 180.33 and 205.24 kg ha-1 de N, associated with maximum marketable tuber yield of the 38.60 and 37.90 t ha-1, for Asterix and Atlantic, respectively. The marketable yield tuber of potato cultivars is prognosticated by SPAD index and explained by a quadratic model contained physiological and N indexes as dependent variable. The sampling time influence the values of the morphological and physiological characteristics at limiting, adequate and excessive conditions. The leaf specific area and leaf mass ratio are the variable with the highest correlation with the plant relative growth rate. The physiological and N indexes determined at 42 DAE are appropriate to determine the N availability pre-planting and sidedress applied. In wet season it is not necessary to split N fertilizer application. In this season, the N fertilization rates by the maximum economic efficiency is 189.8 kg ha-1 of the N in preplanting and 174.8 kg ha-1 of the N in sidedressing, for Ágata cultivar; 183.3 kg ha-1 of the N in pre-planting and 214.4 kg ha-1 of the N in sidedressing, for Atlantic cultivar. In the rainy season it is necessary to split the N fertilizer application. In this season, the N fertilization rates for the maximum economic efficiency is 189.8 kg ha-1 of the N at preplanting and 174.8 kg ha-1 of the N in sidedress, for Ágata cultivar; 183.3 kg ha-1 of the N in pre-planting and 214.4 kg ha-1 of the N in sidedress, for Atlantic cultivar. At 21 DAE there were positive effects of N fertilization rates pre-planting applied on chlorophyll index, N balance index and N concentration; and negative effects on flavonol, soluble phenol and starch concentration and on the starch/ANR ratio, as determined in FL. The N concentration in potato FL is indirectly estimated with Dualex®. At 42 DAE there were positive effects of N fertilization rates pre-planting and sidedress applied on chlorophyll index and N balance index; and negative effects of N fertilization rates preplanting and sidedress applied on flavonol index, soluble phenol and starch concentration, as determined in FL. It was observed a negative effect of N fertilization rates at pre-planting and sidedress applied on soluble phenol and starch concentrations; and a positive effect on the total soluble sugars and reducing sugars, as determined in the tuber at the harvest time.

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