Application of silicon and nitrogen in gas exchange of Arabic coffee plants as a function of water availability

Resumo

O café é uma cultura de importância global e sua produção pode ser afetada devido a mudanças na precipitação, bem como à adubação nitrogenada, e a aplicação de Si pode promover benefícios adicionais para a cultura. Portanto, o objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da adubação com nitrogênio e da aplicação foliar de Si em diferentes condições hídricas sobre as trocas gasosas e a clorofila em culturas de café arábica. O experimento foi conduzido em casa de vegetação, em blocos casualizados, em esquema fatorial 4 × 4 × 3, os tratamentos consistiram em quatro doses de nitrogênio (0, 100, 200 e 400 kg ha ⁻¹ ), quatro doses de silício (0, 400, 600 e 800 mg L ⁻¹ ) e três condições hídricas (30, 50 e 100% da capacidade de campo (CC)). O Si afeta a concentração interna de CO ₂ e a fotossíntese, enquanto o estresse hídrico reduz a fotossíntese. A transpiração foi afetada pelo déficit hídrico, mas aumentou com as doses de nitrogênio. Plantas sob estresse hídrico apresentaram menor eficiência no uso da água, mas a adubação nitrogenada melhorou essa eficiência. Níveis mais baixos de água no solo aumentaram o índice SPAD, com a adubação com nitrogênio também tendo uma influência positiva. Este estudo destaca o potencial da aplicação de silício e nitrogênio para mitigar os efeitos do estresse hídrico no cafeeiro, melhorando seu desempenho fisiológico.

Abstract

Coffee is a globally significant crop and its production may be affected due to changes in rainfall, as well as nitrogen fertilization, and the application of Si can promote additional benefits for the crop. Therefore, the aim of this work was to evaluate the influence of nitrogen fertilization and foliar application of Si in different water conditions on gas exchange and chlorophyll in Arabica coffee crops. The experiment was carried out in a greenhouse, in randomized blocks, in a 4 × 4 × 3 factorial scheme, the treatments consisted of four doses of nitrogen (0, 100, 200, and 400 kg ha⁻¹), four doses of silicon (0, 400, 600, and 800 mg L⁻¹) and three water conditions (30, 50, and 100% of field capacity (FC)). Si affects internal CO₂ concentration and photosynthesis while water stress reduces photosynthesis. Transpiration was affected by water deficit but increased with nitrogen doses. Plants under water stress showed lower water use efficiency, but nitrogen fertilization improved this efficiency. Lower water levels in the soil increased the SPAD index, with nitrogen fertilization also having a positive influence. This study highlights the potential of applying silicon and nitrogen to mitigate the effects of water stress on coffee, improving its physiological performance.