Growth and Yield Responses of Cowpea to Inoculation and Phosphorus Fertilization in Different Environments
Resumo
O feijão-caupi (Vigna unguiculata) é uma importante fonte de proteína alimentar e um componente essencial dos sistemas de cultivo nas regiões semiáridas da África Subsaariana. No entanto, a produtividade é muito baixa devido à falta de cultivares aprimoradas, práticas de manejo ruins e uso limitado de insumos. Os objetivos deste estudo foram avaliar os efeitos do inoculante de rizóbios e do P na nodulação, no acúmulo de N e na produção de duas cultivares de feijão-caupi em Moçambique. O estudo de campo foi realizado em três ambientes contrastantes durante as safras de 2013/2014 e 2014/2015, usando um projeto de blocos completos aleatórios com quatro repetições e quatro tratamentos. Os tratamentos consistiram em inoculação de sementes, aplicação de 40 kg de P2O5 ha-1, inoculação + P e um controle não inoculado. A técnica do número mais provável (NMP) foi usada para estimar as populações indígenas de bradyrhizobia nos locais experimentais. Os números de rizóbios nos locais variaram de 5,27 × 102 a 1,07 × 103 células g-1 de solo. A inoculação aumentou o número de nódulos em 34-76% e dobrou o peso seco dos nódulos (78 a 160 mg planta-1). A aplicação de P melhorou a nodulação e interagiu positivamente com o inoculante. A inoculação, o P e o inoculante + P aumentaram o peso seco do broto e o conteúdo de N do broto e do grão em todos os locais, mas os aumentos no número de vagens planta-1, sementes vagem-1 e peso de 100 sementes não foram consistentes entre os tratamentos em todos os locais. O conteúdo de N do broto foi consistentemente alto para as plantas inoculadas e também para as plantas inoculadas + P fertilizadas, enquanto as plantas de controle não inoculadas apresentaram o menor conteúdo de N do tecido. A absorção de P no broto variou de 1,72 a 3,77 g kg-1 e foi maior nas plantas que receberam fertilizante de P sozinho. A inoculação e o P, isoladamente ou em combinação, aumentaram consistentemente o rendimento de grãos de feijão-caupi em todos os locais, com rendimentos que variaram de 1.097 kg ha-1 para o controle não inoculado a 1.674 kg ha-1 para o tratamento com inoculante + P. A concentração de proteína do grão seguiu uma tendência semelhante à do rendimento de grãos e variou de 223 a 252 g kg-1 , mas foi observada uma correlação negativa entre o rendimento de grãos e a concentração de proteína. A inoculação aumentou o retorno líquido em US$ 104-163 ha-1 em relação ao controle. Os resultados demonstram o potencial de melhorar o rendimento, a qualidade e a lucratividade dos grãos de feijão-caupi com o uso de inoculante, embora o custo-benefício do uso de P ao preço atual do fertilizante não seja atraente, exceto quando aplicado junto com o inoculante em locais com baixo teor de P.
Abstract
Cowpea (Vigna unguiculata) is a major source of dietary protein and essential component of the cropping systems in semi-arid regions of Sub-Saharan Africa. However, yields are very low due to lack of improved cultivars, poor management practices, and limited inputs use. The objectives of this study were to assess the effects of rhizobia inoculant and P on nodulation, N accumulation and yield of two cowpea cultivars in Mozambique. Field study was conducted in three contrasting environments during the 2013/2014 and 2014/2015 seasons using randomized complete block design with four replications and four treatments. Treatments consisted of seed inoculation, application of 40 kg P2O5 ha-1, inoculation + P, and a non-inoculated control. The most probable number (MPN) technique was used to estimate the indigenous bradyrhizobia populations at the experimental sites. The rhizobia numbers at the sites varied from 5.27 × 102 to 1.07 × 103 cells g-1 soil. Inoculation increased nodule number by 34–76% and doubled nodule dry weight (78 to 160 mg plant-1). P application improved nodulation and interacted positively with the inoculant. Inoculation, P, and inoculant + P increased shoot dry weight, and shoot and grain N content across locations but increases in number of pods plant-1, seeds pod-1, and 100-seed weight were not consistent among treatments across locations. Shoot N content was consistently high for the inoculated plants and also for the inoculated + P fertilized plants, whereas the non-inoculated control plants had the lowest tissue N content. P uptake in shoot ranged from 1.72 to 3.77 g kg-1 and was higher for plants that received P fertilizer alone. Inoculation and P either alone or in combination consistently increased cowpea grain yield across locations with yields ranging from 1097 kg ha-1 for the non-inoculated control to 1674 kg ha-1 for the inoculant + P treatment. Grain protein concentration followed a similar trend as grain yield and ranged from 223 to 252 g kg-1 but a negative correlation between grain yield and protein concentration was observed. Inoculation increased net returns by $104–163 ha-1 over that for the control. The results demonstrate the potential of improving cowpea grain yield, quality and profitability using inoculant, although the cost-benefit for using P at the current fertilizer price is not attractive except when applied together with inoculant at low P site.
S. Kyei-Boahen
C. E. N. Savala
D. Chikoye
R. Abaidoo
2017 - Frontiers in Plant Science
