The combined application of Urea and Fulvic Acid solution improved Maize Carbon and Nitrogen metabolism

Resumo

As pesquisas indicam que a aplicação de ácido fúlvico (AF) melhora a estrutura do solo e a disponibilidade de nutrientes. No entanto, os efeitos da aplicação combinada de solução de ureia (U) e AF sobre a fotossíntese e o metabolismo do nitrogênio no milho (Zea mays L.) raramente foram reportados. Neste estudo, foram conduzidos experimentos em vasos durante 2017 e 2018, para pesquisar os efeitos da aplicação combinada de solução de ureia e AF (U+AF) nos teores de nutrientes disponíveis no solo, concentrações de hormônios endógenos no milho, concentrações de enzimas relacionadas ao metabolismo de carbono e nitrogênio, a eficiência de uso de nitrogênio (NUE) e a produtividade do milho. Em comparação com o tratamento U (só ureia), a produtividade de milho e NUE no tratamento U+FA aumentaram significativamente em 8,31% e 17,09 pontos percentuais em 2017 e em 16,90% e 24,31 pontos percentuais em 2018. Nos estádios de alongamento e 12 folhas (V12) do milho, o teor de NH4+ no solo aumentou 139,32% e 12,08%, separadamente, no tratamento U+AF. No estádio V12, as concentrações de auxina, nitrato redutase, nitrito redutase e glutamina sintetase na raiz do milho foram aumentadas em 42,31%, 74,17%, 16,61% e 45,60%, e as concentrações de fosfato piruvato diquinase e fosfoenolpiruvato carboxilase nas folhas de milho foram aumentadas em 29,40% e 42,96%, respectivamente, no tratamento U+AF. A aplicação combinada de solução de ureia e AF melhorou significativamente a disponibilidade de nutrientes no solo, aumentou as concentrações de hormônios endógenos no milho, estimulou as atividades de enzimas relacionadas ao metabolismo do nitrogênio, promoveram a eficiência de assimilação do carbono fotossintético e, por fim, melhoraram a produtividade da cultura e a NUE.

Abstract

It has been reported that fulvic acid (FA) application improves soil structure and nutrient availability. However, the effects of combined application of urea (U) and FA solution on the photosynthesis and nitrogen metabolism in maize (Zea mays L.) have rarely been reported. In this study, pot experiments were conducted in 2017 and 2018, and the effects of combined application of urea and FA solution (U+FA) on soil available nutrient contents, maize endogenous hormone concentrations, carbon and nitrogen metabolism-related enzyme concentrations, maize yield, and nitrogen use efficiency (NUE) were researched. Compared with the U treatment, the maize yield and NUE in the U+FA treatment were significantly increased by 8.31% and 17.09 percentage points in 2017 and by 16.90% and 24.31 percentage points in 2018. At the jointing and 12-leaf (V12) stages of maize, soil NH₄⁺ content increased by 139.32% and 12.08%, separately, in the U+FA treatment. At the V12 stage, the auxin, nitrate reductase, nitrite reductase, and glutamine synthetase concentrations in maize root were increased by 42.31%, 74.17%, 16.61%, and 45.60%, respectively, and the concentrations of pyruvate phosphate dikinase and phosphoenolpyruvate carboxylase in maize leave were increased by 29.40% and 42.96%, respectively, in the U+FA treatment. The combined application of urea and FA solution significantly improved soil nutrient availability, increased the concentrations of endogenous hormones in maize, stimulated the activities of enzymes related to nitrogen metabolism, promoted the photosynthetic carbon assimilation efficiency, and ultimately improved crop yield and NUE.