Effects of potassium in Myracrodruon urundeuva, Libidibia ferrea and Mimosa tenuiflora seedlings under a short-term water déficit

Authors

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v9i5.3269

Keywords:

Water stress; Caatinga; Gas exchange.

Abstract

This study aimed to evaluate the effects of potassium fertilization on Myracrodruon urundeuva, Libidibia ferrea and Mimosa tenuiflora seedlings submitted to a short period of water deficit. Three doses of K (0, 150 and 300 mg dm-3 KCl) and three water regimes (without water deficit, moderate water deficit and severe water deficit) were evaluated. The plants were kept in black plastic bags containing soil from the Caatinga and, 30 days after the beginning of the water regimes, the relative water content (RWC), transpiration (E), stomatal conductance (gs) and photosynthesis (A) were evaluated. High moisture content in the soil was unfavorable to plants, promoting reduction in RWC and gas exchange. The water deficit increase E, gs and A, but the intensity of these responses was variable between species. The water deficit favored L. ferrea, with elevated RWC and reduced alterations in gas exchange, demonstrating its greater tolerance in relation to the others species evaluated, however it was the species most benefited by K. The supply of 300 mg dm-3 of KCl positively influenced the water status and gas exchange of the studied species with an increase in the water deficit. We suggest the development of research subjecting the plants to a longer period of time, in order to establish a better relationship between potassium and the increased tolerance of these plants to water deficit.

Author Biographies

Antonio Lucineudo de Oliveira Freire, Federal University of Campina Grande

Engenheiro Agrônomo, formado pela Universidade Federal da Paraíba, Areia-PB, mestre em Fisiologia Vegetal pela ex-Escola Superior de Agricultura de Lavras (ESAL), atual Universidade Federal de lavras, Lavras-MG, doutor em Produção Vegetal pela Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias de Jaboticabal, UNESP, Jaboticabal-SP.

Antonio Wesly Batista, Federal University of Campina Grande

Universidade Federal de Campina Grande

References

Albuquerque, M. P. F., Moraes, F. K. C., Santos, R. I. N., Castro, G. L. S., Ramos, E. M. L. S. & Pinheiro, H. A. (2013). Ecofisiologia de plantas jovens de mogno-africano submetidas a déficit hídrico e reidratação. Pesquisa Agropecuária Brasileira, 48(1), 9-16.

Alves, J. J. A., Araújo, M. A., Nascimento, S. S. (2009). Degradação da Caatinga: uma investigação ecogeográfica. Revista Caatinga, 22(3), 126-135.

Amaral, A. J., Perez, D. V., Oliveira Neto, M. B., Hernani, L. C., Cunha, T. J. F., Melo, A. S. (2015). Atributos de um neossolo quartzarênico sob mangueira irrigada e sob vegetação de Caatinga: estudo comparativo em Petrolina, PE. In: Castro, S. S. de, Hernani, L. C. (Ed.). Solos frágeis: caracterização, manejo e sustentabilidade. Brasília, DF: Embrapa.

Bakke, I. A., Freire, A. L. O., Bakke, O. A., Andrade, A. P., Bruno, R. L. A. (2006). Water and sodium chloride effects on Mimosa tenuiflora (Willd.) Poiret seed germination. Revista Caatinga, 19(3), 261-267.

Barrs, H. D., Weatherley, P. E. (1962) A re-examination of the relative turgidity technique for estimating water deficits in leaves. Australian Journal of Biological Science, 15, 413–428.

Battie-Laclau, P., Laclau, J. P., Beri, C., Mietton, L., Muniz, M. R. A., Arenque, B. C., Piccolo, M. C., Jordânia-Meille, L., Bouillet, J. P., Nouvellon, Y. (2014). Photosynthetic and anatomical responses of Eucalyptus grandis leaves to potassium and sodium supply in a field experiment. Plant, Cell & Environment, 37(1), 70-81.

Cakmak, I. (2005). The role of potassium in alleviating detrimental effects of abiotic stresses in plants. Journal of Plant Nutrition and Soil Science, 168(4), 521-530.

Campelo, D. H., Lacerda, C. F., Sousa, J. A., Correia, D., Bezerra, A.M.E., Araújo, J. D. M., Neves, A. L. R. (2015). Trocas gasosas e eficiência do fotossistema II em plantas adultas de seis espécies florestais em função do suprimento de água no solo. Revista Árvore, 39(5), 973-983.

Cândido Neto, W. A., Silva, K., Brito, A., Cardoso, K., Nogueira, G., Costa, T., Oliveira, T., Martins, J., Machado, L. (2018). Crescimento e trocas gasosas de Tachigali vulgaris submetida à deficiência hídrica. Revista de Ciências Agrárias, 41(3), 191-200.

Chaves, M. M., Costa, J. M., Zarrouk, O., Pinheiro, C., Lopes, C. M., Pereira, J. S. (2016). Controlling stomatal aperture in semi-arid regions -The dilemma of saving water or being cool? Plant Science, 251, 54-64.

Chaves, M. M., Flexas, J., Pinheiro, C. (2009). Photosynthesis under drought and salt stress: regulation mechanisms from whole plant to cell. Annals of Botany, 103(4), 551-560.

Chaves, M. M., Pereira, J. S., Maroco, J., Rodrigues, M. L., Ricardo, C. P. P., Osório, M. L., Carvalho, I., Faria, T., Pinheiro, C. (2002). How plants cope with water stress in the field. Photosynthesis and growth. Annals of Botany, 89, 907-916.

Christina, M., Le Maire, G., Battie-Laclau, P., Nouvellon, Y., Bouillet, J. P., Jourdan, C., Gonçalves, J. L. M., Laclau, J. P. (2015). Measured and modeled interactive effects of potassium deficiency and water deficit on gross primary productivity and light-use efficiency in Eucalyptus grandis plantations. Global Change Biology, 21(5), 2022-2039.

Ciemer, C., Boers, N., Hirota, M., Kurths, J., Müller-Hansen, F., Oliveira, R. S., Winkelmann, R. (2019). Higher resilience to climatic disturbances in tropical vegetation exposed to more variable rainfall. Nature Geoscience, 12(3), 174-179.

Costa, A. S., Freire, A. L.O., Bakke, I. A., Pereira, F. H. F. (2015). Respostas fisiológicas e bioquímicas de plantas de aroeira (Myracrodruon urundeuva Allemão) ao déficit hídrico e posterior recuperação. Irriga, 20(4), 705-717.

Dias, A. S., Lima, G. S. D., Pinheiro, F. W. A., Gheyi, H. R., Soares, L. A. D. A. (2019). Gas exchanges, quantum yield and photosynthetic pigments of west indian cherry under salt stress and potassium fertilization. Revista Caatinga, 32(2), 429-439.

Drew, M. C., Lynch, J. M. (1980). Soil anaerobiosis, microorganisms and root function. Annual Review of Phytopathology, 18, 37–66.

Easterling, D. R., Meehl, G. A., Parmesan, C., Changnon, S. A., Karl, T. R., Mearns, L. O. (2000). Climate extremes: Observations, modeling, and impacts. Science 2000, 289, 2068–2074.

Fernandes, E. T. (2012). Fotossíntese e crescimento inicial de clones de eucalipto sob diferentes regimes hídricos. 2012. 113p. Dissertação (Mestrado em Agronomia) –Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia, Vitória da Conquista – BA.

Ferreira, D. F. (2011). Sisvar: versão 5.6. Lavras: UFLA.

Flexas, J., Bota, J., Loreto, F., Cornic, G., Sharkey, T. D. (2004). Diffusive and metabolic limitations to photosynthesis under drought and salinity in C3 plants. Plant Biology, 6, 269-279.

Flexas, J., Medrano, H. (2002). Drought-inhibition of photosynthesis in C3 plants: stomatal and non-stomatal limitations revisited. Annals of Botany, 89(2),183-189.

Franco, M. P. (2018). Plasticidade de árvores de Eucalyptus grandis no contexto das mudanças climáticas: interação do déficit hídrico e da fertilização no crescimento e qualidade do lenho das árvores. 2018. 171p. Tese (Doutorado em recursos florestais) – Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz”, Universidade de São Paulo, Piracicaba.

França, P. H. T., Silva, E. C. A., Silva, T. C., Brasil, N. A., Nogueira, R. J. M. C. (2017). Análise fisiológica em mudas de guanandi (Calophyllum brasiliense Cambess.) submetidas ao déficit hídrico. Agropecuária Científica no Semi-árido, 13(4), 264-269.

Fu, R., Yin, L., Li, W., Arias, P. A., Dickinson, R. E., Huang, L., Myneni, R. B. (2013).

Increased dry-season length over southern Amazonia in recent decades and its implication for future climate projection. Proceedings of the National Academy of Sciences, 110(45), 18110-18115.

Furtini Neto, A. E., Resende, A., Vale, F. R., Faquim, V., Fernandes, L. A. (1999). Acidez do solo, crescimento e nutrição mineral de algumas espécies arbóreas na fase de muda. Cerne, 5(2), 1-12.

Gusmão, L. F. P, Queiroz, L. P, Quijano, F. R. B, Juncá, F. A, Oliveira, R. P, Baseia, I. G. (2016). Caatinga – Diversidade na Adversidade do Semiárido Brasileiro. In: Conhecendo a Biodiversidade. Brasília: Editora Vozes, p. 101-111.

Hu, L., Wang, Z., Huang, B. (2010). Diffusion limitations and metabolic factors associated with inhibition and recovery of photosynthesis from drought stress in a C3 perennial grass species. Physiologia Plantarum, 139(1), 93-106.

Inácio, M. C., Silva, E. S., Souza, M. E., Ono, E. O., Rodrigues, J. D. (2011). Mensageiros secundários relacionados à ação dos hormônios vegetais. Revista Brasileira de Agrociência, 17(4), 438-446.

IPCC. (2014). Climate Change 2014: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Core Writing Team, R.K. Pachauri and L.A. Meyer (eds.)]. IPCC, Geneva, Switzerland, 151 pp.

Jin, S. H., Huang, J. Q., Li, X. Q., Zheng, B. S., Wu, J. S., Wang, Z. J., Liu, G. H., Chen, M. (2011). Effects of potassium supply on limitations of photosynthesis by mesophyll diffusion conductance in Carya cathayensis. Tree Physiology, 31(10), 1142-1151.

Kerbauy, G. B. (2013). Fisiologia Vegetal. 2 ed. Rio de Janeiro: Editora Guanabara Koogan.

Maia, G. N. (2004). Caatinga: árvores e arbustos e suas utilidades. São Paulo: D & Z, 413p.

Marenco R. A., Lopes, N. F. (2011). Fisiologia vegetal: Fotossíntese, respiração, relações hídricas e nutrição mineral. 3ed. Editora UFV, Viçosa. 486p.

Martineau, E., Domec, J., Bosc, A., Dannoura, M., Gibon, Y., Bénard, C., Jordan-Miele, L. (2017). The role of potassium on maize leaf carbon exportation under drought condition. Acta Physiologie Plantarum, 39(219), 2-13.

Mendes, H. S. J., Paula, N. F., Scarpinatti, E. A., Paula, R. C. (2013). Respostas fisiológicas de genótipos de Eucalyptus grandis x E. urophylla à disponibilidade hídrica e adubação potássica. Cerne, 19(4), 603- 611.

Ministério do Meio Ambiente. MMA. (2011). Monitoramento do Bioma Caatinga. Brasília: Ministério do Meio Ambiente, 469p.

Moraes, J. V. (2011). Parâmetros biométricos, fisiológicos e bioquímicos em híbridos de Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla sob diferentes regimes de irrigação em casa de vegetação. 2011. 72p. Tese (Doutorado em Agronomia) – Universidade Estadual Paulista. Jaboticabal, São Paulo.

Nascimento, N. F., Nascimento, L. B. D. B., Gonçalves, J. F. C. (2019). Respostas funcionais foliares de plantas jovens de Hevea brasiliensis submetidas à deficiência hídrica e à reidratação. Ciência Florestal, 29(3), 1019-1032.

Oliveira, A. K. M., Gualtieri, S. C. J. (2017). Trocas gasosas e grau de tolerância ao estresse hídrico induzido em plantas jovens de Tabebuia aurea (Paratudo) submetidas a alagamento. Ciência Florestal, 27(1), 181-191.

Oliveira, M. T., Souza, G. M., Pereira, S., Oliveira, D. A., Figueiredo-Lima, K. V., Arruda, E., Santos, M. G. (2017). Seasonal variability in physiological and anatomical traits contributes to invasion success of Prosopis juliflora in tropical dry forest. Tree Physiology, 37(3), 326-337.

Pasquini, S. C., Santiago, L. S. (2012). Nutrients limit photosynthesis in seedlings of a lowland tropical forest tree species. Oecologia, 168, 311-319.

Peak, D., West, J. D., Messinger, S. M., Mott, K. A. (2004). Evidence for complex, collective dynamics and emergent, distributed computation in plants. PNAS, 101(4), 918-922.

Peeva, V., Cornic, G. (2009). Leaf photosynthesis of Haberlea rhodopensis before and during drought. Environmental and Experimental Botany, 65(2-3), 310-318.

Pereira, A. S., Shitsuka, D. M., Parreira, D. J., Shitsuka, R. (2018). Metodologia da pesquisa científica. [e-book]. Santa Maria. Ed. UAB/NTE/UFSM. Disponível em: https://repositorio.ufsm.br/bitstream/handle/1/15824/Lic_Computacao_Metodologia-Pesquisa-Cientifica.pdf?sequence=1. Acesso em: 28 março 2020.

Prado, D. E. (2003). As caatingas da América do Sul. In: Leal, I. R., Tabarelli, M., Silva, J. M. C. (Org.). Ecologia e conservação da caatinga. Recife: Ed. Universitária da UFPE, p. 3-74.

Premachandra, G. S., Saneoka, H., Fujita, K., Ogata, S. (1992). Leaf water relations, osmotic adjustment, cell membrane stability, epicuticular wax load and growth as affected by increasing water deficits in sorghum. Journal of Experimental Botany 43, 1569–1576.

Queiroz, L. P. (2009). Leguminosas da caatinga. Feira de Santana: Universidade Estadual de Feira de Santana, Kew, Royal Botanic Gardens, Associação Plantas do Nordeste, 467 p.

Queiroz, L. P., França, F., Giulietti, A. M., Melo, E., Gonçalves, C. N., Funch, L. S., Harley, R. M., Funch, R. R., Silva, T. S. (2005) Caatinga. In: Juncá, F. A., Funch, L., Rocha, W. (eds) Biodiversidade e Conservação da Chapada Diamantina. Ministério do Meio Ambiente, Brasília.

Ramos, F. R., Freire, A. L. O. (2019). Physiological responses of Cnidoscolus quercifolius Pohl in semi-arid conditions. Advances in Forestry Science, 6(1), 493-499.

Reich, P. B. (2014). The world‐wide ‘fast–slow’plant economics spectrum: a traits manifesto. Journal of Ecology, 102(2), 275-301.

Shabala, S., Pottosin, I. (2014). Regulation of potassium transport in plants under hostile conditions: implications for abiotic and biotic stress tolerance. Physiologia Plantarum, 151(3), 257-279.

Silva, M. A. V. (2011). Caracterização fisioanatômica e bioquímica do juazeiro (Ziziphus joazeiro Mart.) submetido ao déficit hídrico. 2011. 159. Tese. (Doutorado em Ciências Florestais) – Universidade Federal Rural de Pernambuco. Recife.

Silva, A. R., Santos, T. S., Queiroz, D. E., Gusmão, M. O., Silva, T. G. F. (2017). Variações no índice de anomalia de chuva no semiárido. Journal of Environmental Analysis and Progress, 2(4), 377-384.

Silveira, R. L. (2000). Efeito do potássio no crescimento, nas concentrações dos nutrientes e nas características da madeira juvenil de progênies de Eucalyptus grandis W. Hill ex Maiden cultivadas em solução nutritiva. 169f. Tese. (Doutorado em Solos e Nutrição de Plantas) - Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz", Universidade de São Paulo, Piracicaba.

Souza, B. D., Meiado, M. V., Rodrigues, B. M. R., Santos, M. G. S. (2010). Water relations and chlorophyll fluorescence responses of two leguminous trees from the Caatinga to different watering regimes. Acta Physiologie Plantarum, 32, 235–244.

Souza, C. R., Soares, A. M., Regina, M. A. (2001). Trocas gasosas de mudas de videira, obtidas por dois porta-enxertos, submetidas à deficiência hídrica. Pesquisa Agropecuária Brasileira, 36(10), 1221-1230.

Taiz, L., Zeiger, E. (2013). Fisiologia vegetal. 5. ed. Porto Alegre: Artmed. 918 p.

Trovão, D. M. B. M., Fernandes, P. D., Andrade, L. A., Dantas Neto, J. (2007). Variações sazonais de aspectos fisiológicos de espécies da Caatinga. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, 11(3), 307–311.

Wang, M., Zheng, Q., Shen, Q., Guo, S. (2013). The critical role of potassium in plant stress response. International Journal of Molecular Science, 14(4), 7370-7390.

Wang, L. F. (2014). Physiological and molecular responses to drought stress in rubber tree (Hevea brasiliensis Muell. Arg.). Plant Physiology and Biochemistry, 83, 243-249.

Zahoor, R., Dong, H., Abid, M., Zhao, W., Wang, Y., Zhou, Z. (2017). Potassium fertilizer improves drought stress alleviation potential in cotton by enhancing photosynthesis and carbohydrate metabolism. Environmental and Experimental Botany, 137, 73-83.

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Published

29/03/2020

How to Cite

ALMEIDA, E. P.; FREIRE, A. L. de O.; BAKKE, I. A.; FERREIRA, C. D.; FRANÇA, G. M.; BATISTA, A. W. Effects of potassium in Myracrodruon urundeuva, Libidibia ferrea and Mimosa tenuiflora seedlings under a short-term water déficit. Research, Society and Development, [S. l.], v. 9, n. 5, p. e97953269, 2020. DOI: 10.33448/rsd-v9i5.3269. Disponível em: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/3269. Acesso em: 21 dec. 2024.

Issue

Section

Agrarian and Biological Sciences