Biostimulant application under different nitrogen fertilization levels: assessment of yield, leaf quality, and nitrogen metabolism of tunnel-grown lettuce

Resumo

A aplicação individual de nanopartículas de ZnO e quitosana melhora o crescimento e a produção das culturas, em comparação aos fertilizantes convencionais, sua eficácia é maior e as doses podem ser reduzidas. Entretanto, há poucas informações sobre a aplicação foliar de nanopartículas de ZnO complexadas com quitosana e seu efeito na fisiologia da cultura. Portanto, o objetivo do presente estudo foi avaliar a eficiência da aplicação foliar de nanopartículas de óxido de zinco versus nitrato de zinco complexado com quitosana na assimilação de nitrogênio, atividade fotossintética e produção de feijão verde cv. Stiker. Duas fontes de zinco foram aplicadas via foliar: nanopartículas de zinco e nitrato de zinco nas doses de 0, 25, 50 e 100 ppm com e sem quitosana. Os resultados obtidos indicam que a aplicação foliar de nanopartículas de Zn a 25 ppm e nitrato de zinco a 50 ppm foram as doses mais eficientes em favorecer o acúmulo e produção de biomassa. A adição de quitosana favoreceu a biomassa, a produção e os parâmetros relacionados à fotossíntese, principalmente quando combinada com nitrato de zinco enquanto a combinação com nanopartículas de ZnO apresentou uma possível quelatização das nanopartículas, retardando a liberação de Zn. Por fim, o melhor tratamento com nanopartículas foi o ZnO (25 ppm), que teve resultados semelhantes ao tratamento com 50 ppm de NZN. Isto indica que as nanopartículas de ZnO podem reduzir a quantidade de fertilizante a ser utilizada sem afetar o rendimento das culturas, pelo que poderiam ser utilizadas como nanofertilizantes para maximizar a produtividade das culturas agrícolas. Por fim, isso indica que são necessários estudos mais aprofundados para conhecer as propriedades físico-químicas das nanopartículas de ZnO complexadas com quitosana e seu efeito na fisiologia e bioquímica das plantas.
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Abstract

The individual application of ZnO nanoparticles and chitosan improve the growth and production of crops, compared to conventional fertilizers, their effectiveness is higher, and the doses can be reduced. However, there is little information regarding foliar application of ZnO nanoparticles complexed with chitosan and its effect on crop physiology. Therefore, the aim of the present study was to evaluate the efficiency of foliar application of zinc oxide nanoparticles versus zinc nitrate complexed with chitosan on the assimilation of nitrogen, photosynthetic activity, and production of green bean cv. Strike. Two sources of zinc were foliar-applied: zinc nanoparticles and zinc nitrate at doses of 0, 25, 50, and 100 ppm with and without chitosan. The results obtained indicate that the foliar application of Zn nanoparticles at 25 ppm and zinc nitrate at 50 ppm were the most efficient doses in favoring biomass accumulation and production. The addition of chitosan favored the biomass, production, and the parameters related to photosynthesis, especially when combined with zinc nitrate while the combination with ZnO nanoparticles presented a possible chelation of the nanoparticles, delaying the release of Zn. Finally, the best nanoparticle treatment was ZnO (25 ppm), which had similar results to the 50 ppm NZN treatment. This indicates that ZnO nanoparticles can reduce the amount of fertilizer to be used without affecting crop yield, so they could be used as nanofertilizers to maximize the productivity of agriculture crops. Finally, this indicates that more in-depth studies are required to know the physicochemical properties of ZnO nanoparticles complexed with chitosan and its effect on the physiology and biochemistry of plants.