A protective foliar complex boosts sugarcane quality and energy yield by reducing oxidative stress under drought

Resumo

O estresse hídrico A aplicação de nutrientes e/ou moléculas orgânicas, como aminoácidos, pode mitigar os efeitos do estresse hídrico. No presente estudo foram avaliadoimpacta negativamente a morfologia e a fisiologia das plantas, induzindo estresse oxidativo metabólico, que leva a danos celulares. s os efeitos de um complexo foliar protetor (PFC) na cana-de-açúcar (Saccharum spp L.) de colheita tardia (estação seca). Foram realizados quatro experimentos de campo em áreas comerciais de produção de cana-de-açúcar na região centro-sul do Brasil com cana-de-açúcar variedade CTC4: na quarta e segunda soca em 2019 e na quinta e terceira soca em 2020. Os tratamentos consistiram em aplicação foliar ou nenhuma aplicação do PFC no início do período seco em junho. O PFC foi aplicado na dose de 10 L ha–1 em volume de água de 100 L ha–1. A aplicação de PFC aumentou as atividades de enzimas antioxidantes (superóxido dismutase, peroxidase e catalase) em folhas de cana-de-açúcar. A aplicação de PFC também reduziu os níveis foliares de malondialdeído e peróxido de hidrogênio (H2O2). Em média, a aplicação de PFC aumentou o acúmulo de sacarose em 2,26 e 1,74 Mg ha-1 em 2019 e 2020, respectivamente, indicando melhoria na qualidade da matéria-prima. Além disso, a aplicação de PFC mitigou os danos causados pela seca, com aumentos médios na produtividade de colmos de 10,7 e 7,6 Mg ha-1 em 2019 e 2020, respectivamente. Os efeitos positivos da aplicação de PFC nas enzimas antioxidantes das plantas permitiram maior acumulação de biomassa e, por sua vez, maior cogeração de energia.

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Abstract

Water stress negatively impacts plant morphology and physiology by inducing metabolic oxidative stress, which leads to cellular damage. Applying nutrients and/or organic molecules, such as amino acids, may mitigate the effects of drought stress. In the present study, the effects of a protective foliar complex (PFC) on late-harvest sugarcane (Saccharum spp L.) (dry season) were evaluated. Four field experiments were carried out in commercial areas of sugarcane production in the central-south region of Brazil using sugarcane variety CTC4: in the fourth and second ratoons in 2019 and in the fifth and third ratoons in 2020. The treatments consisted of foliar application or no application of the PFC at the beginning of the dry period in June. The PFC was applied at a dose of 10 L ha⁻¹ in a water volume of 100 L ha⁻¹. PFC application increased the activities of antioxidant enzymes (superoxide dismutase, peroxidase, and catalase) in sugarcane leaves. PFC application also reduced leaf levels of malondialdehyde and hydrogen peroxide (H₂O₂). On average, PFC application increased sucrose accumulation by 2.26 and 1.74 Mg ha⁻¹ in 2019 and 2020, respectively, indicating improved raw material quality. In addition, PFC application mitigated damage caused by drought, with average increases in stalk productivity of 10.7 and 7.6 Mg ha⁻¹ in 2019 and 2020, respectively. The positive effects of PFC application on plant antioxidant enzymes enabled greater biomass accumulation and, in turn, higher energy cogeneration.