Effect of Organic and Biological Fertilizers on Yield and Physiology of Vigna radiata Under Tillage Systems

Resumo

A agricultura sustentável está intimamente relacionada com métodos de cultivo mínimo e com a utilização de fertilizantes orgânicos e biológicos, sendo fundamental uma investigação detalhada do seu papel no rendimento dos agroecossistemas. Para tal, foi realizada uma experiência de dois anos com três réplicas em 2021 e 2022. Os tratamentos foram o método de cultivo (cultivo convencional: arado de aiveca + disco e cultivo mínimo: cinzel) e tratamentos com fertilizantes, incluindo controle (C), esterco (M), vermicomposto (V), fertilizante biológico (BF), M + V, M + BF, V + BF e M + V + BF, e seus efeitos foram investigados em algumas características fisiológicas e no rendimento do feijão-mungo (Vigna radiata L.). Os resultados mostraram uma interação entre os métodos de cultivo e os fertilizantes em todas as características, exceto nos parâmetros de fluorescência da clorofila e condutância estomática. A maior quantidade de rendimento de grãos (1135 kg ha⁻¹), índice de colheita (30,14%) e açúcares solúveis (22,5 mg g⁻¹ de peso fresco) foi observada em condições de cultivo mínimo pela aplicação de M + V + BF. O cultivo convencional combinado com M + V + BF levou à maior quantidade de carotenóides e o cultivo convencional combinado com BF levou à maior quantidade de CO2 subestomático. A análise das mudanças nos parâmetros de fluorescência da clorofila mostrou que o uso de fertilizantes orgânicos e biológicos aumentou Fm, Fv, Fv/Fm e a condutância estomática. Mas a maior quantidade de F0 e F0/Fm foi observada na condição de não uso de fertilizante. O cultivo convencional, em comparação com o cultivo mínimo, aumentou F0 e F0/Fm em 8% e 14%, respectivamente, enquanto o cultivo mínimo aumentou Fm, Fv e Fv/Fm em 4%, 7% e 4%, respectivamente, em comparação com o cultivo convencional. A implementação do cultivo mínimo e a aplicação de M + V + BF podem melhorar a troca gasosa, a eficiência do rendimento quântico do Fotosistema II e o rendimento das culturas, tornando-o benéfico para a proteção do solo.

Abstract

Sustainable agriculture is closely related to low-tillage methods and the use of organic and biological fertilizers, and a detailed investigation of their role on the yield of agroecosystems is vital. For this purpose, a two-year experiment was conducted with three replications in 2021 and 2022. Treatments were tillage method (conventional tillage: molboard plow + disk, and minimum tillage: chisel) and fertilizer treatments including control (C), manure (M), vermicompost (V), biological fertilizer (BF), M + V, M + BF, V + BF and M + V + BF, and their effects was investigated on some physiological traits and yield of mungbean (Vigna radiata L.). The results showed that an interaction between tillage methods and fertilizers on all traits except for the chlorophyll fluorescence parameters and stomatal conductance. The highest amount of grain yield (1135 kg ha^− 1), harvest index (30.14%) and soluble sugars (22.5 mg g^− 1 fresh weight) were observed in minimum tillage conditions by application of M + V + BF. Conventional tillage combined with the M + V + BF led to the highest amount of carotenoids and conventional tillage combined with the BF led to the highest amount of substomatal CO₂. Examining the changes in chlorophyll fluorescence parameters showed that the use of organic and biological fertilizers increased Fm, Fv, Fv/Fm and stomatal conductance. But the highest amount of F0 and F0/Fm was in the condition of not using fertilizer. Conventional tillage compared to minimum tillage increased F0 and F0/Fm by 8 and 14% respectively, while minimum tillage increased Fm, Fv and Fv/Fm by 4, 7 and 4% respectively compared to conventional tillage. Implementing minimum tillage and applying M + V + BF can improve gas exchange, the quantum yield efficiency of Photosystem II, and crop yield, making it beneficial for soil protection.