Co-addition of humic substances and humic acids with urea enhances foliar nitrogen use efficiency in sugarcane (Saccharum officinarum L.)

Resumo

As substâncias húmicas (SH) e os ácidos húmicos (AH) são comprovadamente capazes de aumentar a absorção de nutrientes e o crescimento das plantas. A aplicação foliar de ureia combinada com SH e AH oferece uma estratégia alternativa para aumentar a eficiência de uso de nitrogênio (NUE). O objetivo deste estudo foi compreender os efeitos da aplicação foliar de AH e SH, juntamente com ureia, na NUE e na resposta de diferentes características biométricas, bioquímicas e fisiológicas da cana-de-açúcar, considerando cultivar, modo de aplicação foliar, localização geográfica e intervalos de aplicação foliar. Para isso, foram conduzidos dois experimentos independentes em instalações de estufa em duas zonas agroclimáticas diferentes (EUA e Brasil), utilizando duas variedades predominantes diferentes, modos e intervalos de aplicação foliar. As três aplicações foliares diferentes usadas neste estudo foram: (1) ureia (U), (2) mistura de ureia e SH (U+HSH) e (3) AH (U+AH). Em ambos os experimentos, a recuperação de 15N (isótopo de nitrogênio) ou NUE foi maior em U+SH, seguida por U+AH. No entanto, a magnitude da NUE variou de acordo com as diferenças entre os dois experimentos. Os resultados mostraram que a aplicação foliar de U+SH e U+AH foi rapidamente absorvida e armazenada na forma de proteína e carboidrato. Também induziu mudanças na fotossíntese, eficiência intrínseca de uso da água, proteína, açúcares solúveis totais e carboidrato, indicando um efeito sinérgico da U+SH e U+AH no metabolismo de carbono e nitrogênio. Esses resultados demonstraram o uso promissor de SH e AH com ureia para melhorar a NUE na cana-de-açúcar, em comparação com o uso apenas da ureia. Simultaneamente, o modo, a quantidade e o intervalo de aplicação foliar devem ser padronizados com base nas localizações geográficas e variedades para otimizar a NUE.

 

Abstract

Humic substances (HS) and humic acids (HA) are proven to enhance nutrient uptake and growth in plants. Foliar application of urea combined with HS and HA offers an alternative strategy to increase nitrogen use efficiency (NUE). The objective of this study was to understand the effects of foliar application of HA and HS along with urea on NUE and response of different biometric, biochemical and physiological traits of sugarcane with respect to cultivar, mode of foliar application, geographic location and intervals of foliar application. To study this, two different independent Experiments were conducted in green house facilities at two different agro-climatic zones (USA and Brazil) using two different predominant varieties, modes and intervals of foliar applications. The three different foliar applications used in this study were (1) urea (U), (2) mixture of urea and HS (U+HS) and (3) HA (U+HA). In both Experiments, ¹⁵N (nitrogen isotope) recovery or NUE was higher in U+HS followed by U+HA. However, magnitude of NUE changed according to the differences in two Experiments. Results showed that foliar application of U+HS and U+HA was rapidly absorbed and stored in the form of protein and starch. Also induced changes in photosynthesis, intrinsic water use efficiency, protein, total soluble sugars and starch signifying a synergistic effect of U+HS and U+HA on carbon and nitrogen metabolism. These results showed promising use of HS and HA with urea to improve NUE in sugarcane compared to using the urea alone. Simultaneously, mode, quantity, and interval of foliar application should be standardized based on the geographic locations and varieties to optimize the NUE.