Co-application of Biofertilizer and Stress-Modulating Nanoparticles Modulates the Physiological, Biochemical, and Yield Responses of Camelina (Camelina sativa L.) Under Limited Water Supply

  • M. Haghaninia
  • A. Javanmard
  • G. R. Mahdavinia
  • A. A. Shah
  • M. Farooq
2023 - Journal of Soil Science and Plant Nutrition
Palavras-chave: Biofertilizante, camelina, catalase, estresse hídrico, flavonóide, nanopartículas
Termos de indexação: Fertilizante mineral, estresse oxidativo, sistema de defesa, produtividade de grãos, atividade de enzimas
 

Resumo

A escassez de água e o uso excessivo de fertilizantes químicos são os principais fatores destrutivos que afetam negativamente a quantidade e a qualidade das culturas. Nanopartículas de quitosana (NPs-Cs) e biofertilizantes (BFS) têm demonstrado aliviar os efeitos do estresse hídrico em plantas, mas a informação sobre o efeito de sua coaplicação na minimização dos efeitos do estresse hídrico em plantas é escassa. Este estudo investigou o efeito da aplicação combinada de nanopartículas e biofertilizante para melhorar a tolerância à seca em camelina (Camelina sativa L.). O delineamento experimental foi constituído por parcelas subdivididas em um delineamento de blocos completos casualizados (DBC) com 16 tratamentos e três repetições. O fator principal foi o cultivo em condições de sequeiro e irrigação suplementar. As subparcelas foram designadas a oito fontes de fertilizante, incluindo sem fertilizante (controle), fertilizante químico completo (FCH), biofertilizante (BFS), nanopartículas de quitosana (NPs-Cs), 50% FCH + BFS, 50% FCH + NPs-Cs, BFS + NPs-Cs, e NPs-Cs + BFS + 50% FCH. Os resultados mostraram que a maior atividade de enzimas antioxidantes, proteínas solúveis totais, fenóis e flavonoides foi registrada pelo tratamento NPs-Cs + BFS + 50% FCH em condições de sequeiro. Os maiores teores de pigmentos fotossintéticos e açúcares solúveis totais foram observados em condições de irrigação suplementar juntamente com NPs-Cs + BFS + 50% FCH. A aplicação de NPs-Cs + BFS + 50% FCH em condições de sequeiro e irrigação suplementar aumentou a produtividade de grãos de camelina em 53,76% e 78,95% em comparação com as plantas controle, respectivamente. O tratamento NPs-Cs + BFS + 50% FCH mitigou os efeitos adversos do suprimento limitado de água nas características fisiológicas, bioquímicas e de produtividade da camelina. Essas descobertas revelaram que a aplicação combinada de NPs-Cs + BFS + 50% FCH pode ser usada como uma alternativa aos fertilizantes químicos para melhorar a sustentabilidade da produção agrícola.

 

Abstract

Water scarcity and the excessive use of chemical fertilizers are the key destructive factors that negatively affect the quantity and quality of crops. Chitosan nanoparticles (Cs-NPs) and biofertilizers (BFS) have been shown to alleviate the effects of drought stress on plants, but information is scant on the effect of their co-addition on minimizing the effects of drought stress on plants. This study investigated the effect of the combined application of nanoparticles and biofertilizer to improve drought tolerance in camelina (Camelina sativa L.). The experimental design was constituted by a split plot arranged in a randomized complete block design (RCBD) with 16 treatments and three replications. The main factor was the cultivation in rainfed and supplementary irrigation conditions. Subplots were assigned to eight fertilizer sources, including no fertilizer (control), complete chemical fertilizer (CHF), biofertilizer (BFS), chitosan nanoparticles (CS-NPS), 50% CHF+ BFS, 50% CHF+ CS-NPS, BFS+ CS-NPS, and CS-NPS+ BFs + 50% CHF. The results showed that the highest antioxidant enzyme activity, total soluble proteins, phenolics, and flavonoid content were recorded by the treatment of CS-NPS+ BFS+ 50% CHF in rainfed conditions. The highest photosynthesis pigments and total soluble sugar content were observed in supplementary irrigation conditions along with CS-NPS+ BFS+ 50% CHF. The application of CS-NPS+ BFS+ 50% CHF in rainfed and supplementary irrigation conditions increased camelina grain yield by 53.76 and 78.95% versus the control plants, respectively. The CS-NPS+ BFS+ 50% CHF treatment mitigated the adverse effects of the limited water supply on the physiological, biochemical, and yield traits of camelina. These findings revealed that the combined application of CS-NPS+ BFS+ 50% CHF can be used as an alternative to chemical fertilizers to improve crop production sustainability.

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