Controlled-release urea combined with fulvic acid enhanced carbon/nitrogen metabolic processes and maize growth

Resumo

ANTECEDENTES. A ureia de liberação controlada (ULC) ou o ácido fúlvico (AF), quando aplicados, demonstraram aumentar a eficiência de uso de nitrogênio (NUE) ou estimular o crescimento das plantas. No entanto, os efeitos combinados dessas substâncias não foram extensivamente pesquisados. O objetivo deste estudo foi investigar os mecanismos sinérgicos de ULC combinados com AF (ULC + AF) no crescimento do milho (Zea mays L.). Através do delineamento experimental com cinco tratamentos, avaliou-se o metabolismo do N através da análise transcriptômica da folha do milho, hormônios endógenos, enzimas de fotossíntese na folha e raiz do milho, e a produtividade e NUE do milho.

RESULTADOS.  Comparado com o tratamento ULC, o tratamento ULC + AF aumentou significativamente a auxina, a redutase de nitrato e a glutamato desidrogenase na folha em 35,4%, 43,9%, 40,8% e 19,5%, respectivamente, além disso, no estágio de colar de 12 folhas, observou-se aumento de 14,8% e 45,6% no conteúdo relativo de clorofila foliar e taxa fotossintética, respectivamente, de acordo com os perfis de transcriptoma metabólico carbono/nitrogênio (C/N) em folhas de milho tratadas com diferentes adubações, o tratamento ULC+AF apresentou um enriquecimento substancial do processo metabólico C/N, com o envolvimento de 312 e 418 genes; a produtividade de milho e a NUE do tratamento ULC + AF foram aumentadas em 6,3% e 38,4%, respectivamente.

CONCLUSÕES. Estes resultados demonstraram que ULC + AF é um esquema de fertilização viável que pode melhorar o crescimento do milho, rendimento e NUE através de suas sinergias na melhoria da absorção de N, promovendo a fotossíntese, aumentando os processos metabólicos de C/ N e melhorando as atividades enzimáticas.

Abstract

BACKGROUND. Controlled-release urea (CRU) or fulvic acid (FA), when applied, have been shown to increase nitrogen (N) use efficiency (NUE) or to stimulate plant growth, yet their interactive effects are not well explored. The objective of this study was to investigate the synergistic mechanisms of CRU combined with FA (CRU + FA) on maize (Zea mays L.) growth. Through the experimental design with five treatments, the N metabolism through the transcriptomic analysis of maize leaf, endogenous hormones, photosynthesis enzymes in maize leaf and root, and maize yield and NUE were evaluated.

RESULTS. Compared with CRU treatment, CRU + FA treatment significantly increased auxin, nitrate reductase, and glutamate dehydrogenase in leaf by 35.4%, 43.9%, 40.8% and 19.5%, respectively, as well as, the relative content of the leaf chlorophyll and photosynthetic rate by 14.8% and 45.6%, respectively, at 12-leaf collar stage; the carbon/nitrogen (C/N) metabolic process was significantly enriched in CRU + FA treatment by 312 and 418 genes, according to transcriptome profiles of C/N metabolic in leaves from various fertilizer treated maize; maize yield and NUE of CRU + FA treatment were increased by 6.3% and 38.4%, respectively.

CONCLUSIONS. These results demonstrated that CRU + FA is a viable fertilization scheme that can enhance maize growth, yield and NUE through their synergies in improving N uptake, promoting photosynthesis, increasing C/N metabolic processes, and enhancing enzyme activities.