Biofertilizer application improved cotton growth, nitrogen use efficiency, and yield in saline water drip-irrigated cotton fields in Xinjiang, China

Resumo

A irrigação com água salina apresenta uma solução potencial para enfrentar a escassez de água doce. No entanto, essa prática pode resultar em estresse salino para as plantas de algodão. Portanto, é imperativo explorar medidas que possam aliviar o estresse salino ao implementar a irrigação com água salina. O objetivo deste estudo foi determinar os efeitos da aplicação de biofertilizante (F2) no crescimento do algodão, eficiência do uso de nitrogênio, produtividade e qualidade da fibra sob diferentes tipos de água: 0,48–1 g.L⁻¹ (W1, água doce), 3 g.L⁻¹ (W2, salobra) e 7 g.L⁻¹ (W3, água salgada) em comparação com o uso apenas de fertilizante químico (F1). Um experimento de campo de dois anos foi conduzido em 2021 e 2022 em campos de algodão com irrigação por gotejamento sob cobertura de filme. Os resultados mostraram que os biofertilizantes aumentam significativamente a fotossíntese e a eficiência de utilização do N sob ambas as irrigações W1 e W2, em comparação com os tratamentos em que apenas fertilizantes químicos foram aplicados. Ao mesmo tempo, a biomassa total do algodão e o alongamento da fibra do algodão foram significativamente aumentados, e a produtividade de sementes de algodão foi significativamente aumentada em 6,15–10,56% (W1) e 6,49–11,81% (W2) em dois anos. A aplicação de biofertilizantes aumenta indiretamente a produtividade do algodão, aumentando a biomassa do algodão e melhorando a utilização de N. Em conclusão, a aplicação de biofertilizante pode aliviar efetivamente o estresse salino nas plantas em ambas as situações de irrigação W1 e W2. Pesquisas futuras sobre irrigação com água salina devem levar em conta os efeitos de longo prazo do uso de biofertilizantes em situações de irrigação salina.

Abstract

Saline water irrigation presents a potential solution for addressing freshwater shortages. However, this practice can result in salinity stress for cotton plants. Hence, it is imperative to explore measures that can alleviate salinity stress when implementing saline water irrigation. The aim of this study was to determine the effects of biofertilizer (F2) application on cotton growth, nitrogen use efficiency, yield, and fiber quality under different water: 0.48–1 g L−1 (W1, freshwater), 3 g L−1 (W2, brackish), and 7 g L−1 (W3, salt water) irrigation, compared to the use of chemical fertilizer (F1) alone. A two-year field experiment was conducted in 2021 and 2022 in film-mulched drip-irrigated cotton fields. The results showed that biofertilizers significantly enhance photosynthesis and N utilization efficiency under both W1 and W2 irrigation, compared to treatments where chemical fertilizers were applied alone. At the same time, the cotton total biomass, and cotton fiber elongation were significantly increased, and the cotton seed yield was significantly increased by 6.15–10.56 % (W1) and 6.49–11.81 % (W2) in two years. The application of biofertilizers indirectly increases cotton yield by enhancing cotton biomass and improving N utilization. In conclusion, the application of biofertilizer can effectively alleviate the salinity stress on plants in both W1 and W2 irrigation situations. Future research on saline water irrigation should take into account the long-term effects of using biofertilizers in saline irrigation situations.