Wheat powdery mildew and foliar N concentrations as influenced by N fertilization and belowground interactions with intercropped faba bean

Resumo

A produção de trigo (Triticum aestivum L.) em consórcio com feijão-fava (Vicia faba L.) tem aumentado em popularidade, mas é frequentemente associada ao oídio severo do trigo (Blumeria graminis (DC.) Speer). Sabe-se muito pouco sobre os efeitos das interações interespecíficas abaixo e acima do solo na nutrição de nitrogênio (N) no trigo e na ocorrência do oídio. Um experimento em estufa agrícola examinou quatro taxas de aplicação de N e três tipos de partição abaixo do solo (filme plástico, partição de malha de náilon ou nenhuma partição) para estudar a nutrição de N e as interações entre o consorcio de trigo e fava em vasos. Um experimento de campo investigou três taxas de aplicação de N e o crescimento do trigo em monocultura e consorciado com a fava, com ou sem divisórias de filme plástico abaixo do solo entre o trigo e a fava. A incidência de doenças (DI) e o índice de severidade de doenças (DSI) foram avaliados no estágio de floração, e as folhas de trigo foram amostradas e analisadas quanto à presença de N. O N foliar foi aumentado substancialmente pela adição de N em condições de estufa e de campo e também por interações abaixo do solo (sem partição em comparação com a partição de filme plástico) no experimento em vaso (todos os p < 0,001). Houve um efeito sinérgico significativo entre a taxa de N e as interações abaixo do solo no aumento da absorção de N do trigo  no experimento em vasos (p < 0,01). A DI e a DSI do oídio aumentaram acentuadamente com o aumento da taxa de N em ambos os experimentos (todos com p < 0,001). No experimento em vasos, a DI e a DSI não mostraram diferenças marcantes entre as partições abaixo do solo (ambos p > 0,05), mas as interações abaixo do solo tiveram efeitos diferentes sob diferentes taxas de N, limitando a ocorrência da doença sob 0, 0,1 e 0,2 g de N kg-1 de solo, mas promovendo a doença com 0,05 g de N adicionado kg-1 de solo. No experimento de campo, a DI e a DSI não apresentaram diferenças significativas entre a monocultura de trigo e o cultivo intercalar (ambos com p > 0,05). No entanto, as contribuições das interações abaixo e acima do solo para o controle da doença foram diferentes sob diferentes taxas de N, com as interações interespecíficas da raiz aumentando a DI e a DSI sob diferentes taxas de N e as interações acima do solo aumentando a DI e a DSI sob aplicação zero de N, mas diminuindo a DI e a DSI a 150 e 300 kg N ha-1. Os dados sugerem que o microclima no campo e os mecanismos de controle biológico devido às interações abaixo do solo nas associações trigo-fava podem influenciar a incidência e a gravidade do oídio do trigo.

Abstract

Wheat (Triticum aestivum L.) production by intercropping with faba bean (Vicia faba L.) has increased in popularity but is often associated with severe wheat powdery mildew (Blumeria graminis (DC.) Speer). Very little is known about the effects of below- and aboveground interspecific interactions on wheat nitrogen (N) nutrition and occurrence of wheat powdery mildew. A greenhouse pot experiment examined four N application rates and three belowground partition types (plastic film, nylon mesh partition or no partition) to study N nutrition and interactions between wheat and faba bean growing together. A field experiment investigated three N application rates and growth of wheat in monoculture and intercropped with faba bean with or without belowground plastic film partitions between wheat and faba bean. Disease incidence (DI) and disease severity index (DSI) were assessed at flowering stage and wheat leaves were sampled and analyzed for N. Foliar N was enhanced substantially by N addition in greenhouse and field conditions and also by belowground interactions (no partition compared with plastic film partition) in the pot experiment (all P < 0.001). There was a significant synergistic effect between N rate and belowground interactions on the enhancement of wheat N uptake (P < 0.01) in the pot experiment. DI and DSI of mildew increased markedly with increasing N rate in both experiments (all P < 0.001). In the pot experiment DI and DSI showed no marked differences among belowground partitions (both P > 0.05) but belowground interactions had different effects under different N rates, limiting disease occurrence under 0, 0.1 and 0.2 g N kg⁻¹ soil but promoting disease with 0.05 g added N kg⁻¹ soil. In the field experiment DI and DSI showed no significant differences between wheat monoculture and intercropping (both P > 0.05). However, the contributions of below- and aboveground interactions to disease control were different under different N rates, with interspecific root interactions increasing DI and DSI under different N rates and aboveground interactions increasing DI and DSI under zero-N application but decreasing DI and DSI at 150 and 300 kg N ha⁻¹. The data suggest that the microclimate in the field and biological control mechanisms due to belowground interactions in wheat–faba bean associations may influence the incidence and severity of wheat powdery mildew.