Effect of vegetal-and seaweed extract-based biostimulants on agronomical and leaf quality traits of plastic tunnel-grown baby lettuce under four regimes of nitrogen fertilization

Resumo

Os fertilizantes nitrogenados (N) desempenham um papel crucial na agricultura, representando uma ferramenta poderosa para os agricultores aumentarem os rendimentos ao longo das estações, tanto em condições ideais quanto abaixo do ideal. Ao mesmo tempo, sua natureza sintética/química pode ter várias influências nos ecossistemas e na saúde humana. Por esta razão, há uma necessidade urgente de encontrar novos meios de produção mais sustentáveis para aumentar a produtividade das plantas e otimizar o uso de nitrogênio. Foi conduzido um experimento em túnel plástico para avaliar a resposta da cultura da alface baby à aplicação foliar de três biofertilizantes vegetais (PBs): hidrolisado proteico derivado de leguminosa (LDPH) ‘Trainer®’, extrato de planta tropical (TPE) ‘Auxym®’ e extrato de algas marinhas (SwE) de Ecklonia maxima ‘Kelpak®’ sob diferentes doses de N de 0, 10, 20 e 30 kg N·ha−1. As respostas das plantas de alface baby foram avaliadas em termos de rendimento, parâmetros de crescimento e composição físico-química das folhas. A produção fresca de alface baby em ambas as plantas tratadas com biofertilizante e não tratadas foi positivamente afetada pelo aumento das doses de N de 0 a 20 kg N·ha−1 , atingindo um platô a partir de então indicando condições de luxo de N em 30 kg N·ha−1. No entanto, a aplicação de fertilizantes ricos em N (20 e especialmente 30 kg N·ha-1) resultou em reduções indesejáveis nas atividades antioxidantes e no ácido ascórbico total (TAA). Sob regimes não adubados, a aplicação foliar de PBs aumenta o crescimento e a produtividade da alface baby em comparação com plantas não tratadas. A pulverização foliar com LDPH e especialmente SwE provocou aumentos significativos na produção fresca comercializável (média de 14%, 6% e 7% a 10, 20 e 30 kg N·ha−1 , respectivamente) em comparação com TPE e plantas não tratadas. O melhor desempenho agronômico da alface baby em regimes ótimos (10 kg N ha−1) e especialmente subótimos de N (0 kg N ha−1) foi associado ao aumento da eficiência fotoquímica e a uma melhor atividade do fotossistema II (maior Soil Plant Analysis Development-SPAD índice e biossíntese de pigmentos clorofilados). A aplicação de LDPH aumentou a capacidade antioxidante e TAA em folhas de alface baby e não aumentou o teor de nitrato registrado nos tratamentos SwE e TPE. No geral, os biofertilizantes vegetais podem ser considerados uma ferramenta sustentável de produção para aumentar a produtividade de vegetais folhosos em solos de baixa fertilidade.

Abstract

Nitrogen (N) fertilizers play a crucial role in agriculture, representing a powerful tool for farmers for increasing yields throughout the seasons under both optimal and suboptimal conditions. At the same time, their synthetic/chemical nature could have several influences on ecosystems and human health. For this reason, there is an urgent need to find new and more sustainable means of production to increase plant productivity and optimize nitrogen use. An experiment was conducted in a plastic tunnel to assess the response of baby lettuce crop to the foliar application of three plant biostimulants (PBs): Legume-derived protein hydrolysate (LDPH) ‘Trainer®’, tropical plant extract (TPE) ‘Auxym®’ and seaweed extract (SwE) from Ecklonia maxima ‘Kelpak®’ under different N rates of 0, 10, 20 and 30 kg N·ha−1. The responses of baby lettuce plants were assessed in terms of yield, growth parameters and physicochemical composition of the leaves. The fresh yield of baby lettuce in both biostimulant-treated and untreated plants was positively affected by increasing N rates from 0 to 20 kg N·ha−1 , reaching a plateau thereafter indicating luxury N conditions at 30 kg N·ha −1. However, high N fertilizer application (20 and especially 30 kg N·ha−1) resulted in undesirable decreases in antioxidant activities and total ascorbic acid (TAA). Under non-fertilized regimens, foliar PBs application boost growth and yield of baby lettuce in comparison to non-treated plants. Foliar spray with LDPH and especially SwE elicited significant increases in marketable fresh yield (averaging 14%, 6% and 7% at 10, 20 and 30 kg N·ha−1 , respectively) compared to TPE and untreated plants. Improved agronomical performance of baby lettuce under optimal (10 kg N ha−1) and especially suboptimal N regimens (0 kg N ha−1) was associated with increasing photochemical efficiency and a better activity of photosystem II (higher Soil Plant Analysis Development-SPAD index and chlorophyllous pigments biosynthesis). The application of LDPH enhanced antioxidant capacity and TAA in baby lettuce leaf and did not increased nitrate content as recorded in SwE and TPE treatments. Overall, plant biostimulants may be considered as a sustainable tool of production to increase leafy vegetable productivity in low fertility soils.