Gas exchange, growth, and production of mini-watermelon under saline water irrigation and phosphate fertilization

Geovani Soares de Lima, Charles Macedo Félix, Saulo Soares da Silva, Lauriane Almeida dos Anjos Soares, Hans Raj Gheyi, Marcos Denilson Melo Soares, Pedro Francisco do Nascimento Sousa, Pedro Dantas Fernandes

Abstract


In the semi-arid region of northeastern Brazil, due to the occurrence of excess salts, both in the water and soil, plants are constantly exposed to various conditions of abiotic stress. Thus, it is extremely important to identify methods capable of minimizing the effects of salt stress on plants as a way to ensure the expansion of irrigated areas. In this context, the objective of this study was to evaluate the gas exchange, growth, and production of mini-watermelon irrigated with saline waters and fertilized with phosphorus. The experiment was conducted in pots under greenhouse conditions in Pombal, PB, Brazil, using a randomized block design in a 5 x 4 factorial scheme, corresponding to five levels of electrical conductivity of irrigation water—ECw (0.3, 1.3, 2.3, 3.3, and 4.3 dS m-1), four phosphorus doses—PD (60, 80, 100, and 120% of the recommendation), and with three replicates. Watermelon plants cv. Sugar Baby were sensitive to water salinity greater than 0.3 dS m-1, with more pronounced inhibition of gas exchange, growth, and production. Reduction in the CO2 assimilation rate of watermelon plants cv. Sugar Baby was associated with factors of stomatal and non-stomatal origin. Phosphorous doses corresponding to 73 and 88% of the recommended values promoted an increase in the intercellular CO2 concentration and stem diameter of mini-watermelon plants. P2O5 doses ranging from 60 to 120% of the recommendation did not mitigate the effects of salt stress on the cultivation of watermelon cv. Sugar Baby.

Keywords


Citrullus lanatus; Salt stress; Semi-arid region.

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References


Acosta-Motos, J. R., Ortuño, M. F., Bernal-Vicente, A., Diaz-Vivancos, P., Sanchez-Blanco, M. J., & Hernandez, J. A. (2017). Plant responses to salt stress: adaptive mechanisms. Agronomy, 7(18), 1-37. doi: 10.3390/agronomy7010018

Alvarenga, C. F. de S., Silva, E. M. da, Nobre, R. G., Gheyi, H. R., Lima, G. S. de, & Silva, L. de A. (2019). Morfofisiologia de aceroleira irrigada com águas salinas sob combinações de doses de nitrogênio e potássio. Revista de Ciências Agrárias, 42(1), 194-205. doi: 10.19084/RCA18215

Araújo, E. B. G., Sá, F. V. da S., Oliveira, F. A. de, Souto, L. S., Paiva, E. P. de, Silva, M. K. do N.,... Brito, M. E. B. (2016). Crescimento inicial e tolerância de cultivares de meloeiro à salinidade da água. Revista Ambiente & Água, 11(2), 463-471. doi: 10.4136/ambi-agua.1726

Bezerra, I. L., Gheyi, H. R., Nobre, R. G., Lima, G. S. de, Santos, J. B. dos, & Fernandes, P. D. (2018). Interaction between soil salinity and nitrogen on growth and gaseous exchanges in guava. Revista Ambiente & Água, 13(3):e2130, 2018. doi: 10.4136/ambi-agua.2130

Ceconi, D. E., Poletto, I., Lovato, T., & Muniz, M. F. B. (2007). Exigência nutricional de mudas de erva-mate (Ilex paraguariensis A. St.-Hil.) à adubação fosfatada. Ciência Florestal, 17(1), 25-32. doi: 10. 5902/198050981932

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. doi: 10.1093/aob/mcn125

Coelho, D. S., Simões, W. L., Salviano, A. M., Mesquita, A. C., & Alberto, K. da C. (2018). Gas exchange and organic solutes in forage sorghum genotypes grown under different salinity levels. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, 22(4), 231-236. doi: 10.1590/1807-1929/agriambi.v22n4p231-236

Costa, A. R. F. C. da, Medeiros, J. F. de, Porto, F. de Q., Fº., Silva, J. S. da, Costa, F. G. B., & Freitas, D. C. de (2013). Produção e qualidade de melancia cultivada com água de diferentes salinidades e doses de nitrogênio. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, 17(9), 947-954. doi: 10.1590/S1415-43662013000900006

Ferreira, D. F. (2019). SISVAR: A computer analysis system to fixed effects split plot type designs. Revista Brasileira de Biometria, 37(4), 529-535, 2019. doi:10.28951/rbb.v37i4.450

Flowers, T. J., & Flowers, S. A. (2005). Why does salinity pose such a difficult problem for plant breeders? Agricultural Water Management, 78(1), 15-24. doi: 10.1016/j.agwat.2005.04.015

Freitas, L. D. A., Figueirêdo, V. B., Porto, F. de Q., Fº., Costa, J. C. da, & Cunha, E. M. da. (2014). Crescimento e produção do meloeiro cultivado sob diferentes níveis de salinidade e nitrogênio. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, 18(Suplemento), S20-S26. doi: 10.1590/S1415-4366200 7000300002

Furtado, G. de F., Pereira, F. H. F., Andrade, E. M. G., Pereira, R. R., Fº., & Silva, S. S. da (2012). Efeito do nitrato de cálcio na redução do estresse salino em melancieira. Revista Verde de Agroecologia e Desenvolvimento Sustentável, 7(3), 33-40.

Gupta, B., & Huang, B. (2014). Mechanism of salinity tolerance in plants: physiological, biochemical, and molecular characterization. International Journal of Genomics, 2014(1), 1-8. doi: 10.1155/2014/701596

Hernández, J. A. (2019). Salinity tolerance in plants: trends and perspectives. International Journal of Molecular Sciences, 20(10), 2408. doi: 10.3390/ijms20102408

Hussain, S., Luro, F., Costantino, G., Ollitrault, P., & Morillon, R. (2012). Physiological analysis of salt stress behavior of citrus species and genera: low chloride accumulation as an indicator of salt tolerance. South African Journal of Botany, 81(1), 103-112. doi: 10.1016/j.sajb.2012.06.004

Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (2018). Área plantada, área colhida, quantidade produzida, rendimento médio e valor da produção das lavouras temporária. Recuperado de https://sidra.ibge.gov. br/tabela/1612#resultado

Kuwahara, F. A., & Souza, G. M. (2009). Fósforo como possível mitigador dos efeitos da deficiência hídrica sobre o crescimento e as trocas gasosas de Brachiaria brizantha cv. MG-5 Vitória. Acta Scientiarum. Agronomy, 31(2), 261-267. doi: 10.1590/S1807-86212009000200012

Lima, G. S. de, Nobre, R. G., Gheyi, H. R., Soares, L. A. dos A., & Silva, A. O. da. (2014). Crescimento e componentes de produção da mamoneira sob estresse salino e adubação nitrogenada. Engenharia Agrícola, 34(5), 854-866. doi: 10.1590/S0100-69162014000500005

Lucena, C. C. de, Siqueira, D. L. de, Martinez, H. E. P., & Cecon, P. R. (2012). Efeito do estresse salino na absorção de nutrientes em mangueira. Revista Brasileira de Fruticultura, 34(1), 297-308. doi: 10.1590/ S0100-29452012000100039

Lúcio, W. da S., Lacerda, C. F. de, Mendes, P. F., Fº., Hernandez, F. F. F., Neves, A. L. R., & Gomes, E., Fº. (2013). Crescimento e respostas fisiológicas do meloeiro inoculado com fungos micorrízicos arbusculares sob estresse salino. Semina: Ciências Agrárias, 34(4), 1587-1602. doi: 10.5433/1679-0359.2013v34n4 p1587

Machado, R. M. A., & Serralheiro, R. P. (2017). Soil salinity: effect on vegetable crop growth. Management practices to prevent and mitigate soil salinization. Horticulturae, 3(2), 30. doi: 10.3390/horticulturae302 0030

Medeiros, J. F., Lisboa, R. A., Oliveira, M., Silva, M. J., Jr., & Alves, L. P. (2003). Caracterização das águas subterrâneas usadas para irrigação na área produtora de melão da Chapada do Apodi. Revista Brasileira Engenharia Agrícola e Ambiental, 7(3), 469-472. doi: 10.1590/S1415-43662003000300010

Novais, R. F., Neves, J. C. L., & Barros, N. F. (1991). Ensaio em ambiente controlado. In A. J. Oliveira (Ed.), Métodos de pesquisa em fertilidade do solo (Cap. 12, pp. 189-253). Brasília: EMBRAPA-SEA.

Oliveira, F. R. A., Oliveira, F. A. O., Medeiros, J. F., Sousa, V. F. L., & Freire, A. G. (2010). Interação entre salinidade e fósforo na cultura do rabanete. Revista Ciência Agronômica, 41(4), 519-526. doi: 10.1590/ S1806-66902010000400003

Oliveira, W. J. D., Souza, E. R. D., Cunha, J. C., Silva, E. F. F., & Veloso, V. D. L. (2017). Leaf gas exchange in cowpea and CO2 efflux in soil irrigated with saline water. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, 21(1), 32-37. doi: 10.1590/1807-1929/agriambi.v21n1p32-37

Queiroz, H. M., Sodek, L., & Haddad, C. R. B. (2012). Effect of salt on the growth and metabolism of Glycine max. Brazilian Archives of Biology and Technology, 55(6), 809-817. doi: 10.1590/S1516-89132 012000600002

Razaq, M., Zhang, P., Shen, H., & Salahuddin. (2017). Influence of nitrogen and phosphorus on the growth and root morphology of Acer mono. PLoS One, 12(2), e0171321. doi: 10.1371/journal.pone.0171321

Ribeiro, A. de A., Sales, M. A. de L., Eloi, W. M., Moreira, F. J. C., & Sales, F. A. de L. (2012). Emergência e crescimento inicial da melancia sob estresse salino. Revista Brasileira de Engenharia de Biossistemas, 6(1), 30-38. doi: 10.18011/bioeng2012v6n1p30-38

Richards, L. A. Diagnosis and improvement of saline and alkali soils. (USDA, Agriculture Handbook, 60). Washington: USDA, 1954. 160 p.

Romero, A. P., Alarcón, A., Valbuena, R. I., & Galeano, C. H. (2017). Physiological assessment of water stress in potato using spectral information. Frontiers in Plant Science, 8(3), 1608. doi: 10.3389/fpls. 2017.01608

Sá, F. V. da S., Lima, G. S. de, Santos, J. B. dos, Gheyi, H. R., Soares, L. A. dos A., Cavalcante L. F.,… Souza, L. de P. (2016) Growth and physiological aspects of bell pepper (Capsicum annuum) under saline stress and exogenous application of proline. African Journal of Biotechnology, 15(36), 1970-1976. doi: 10.5897/AJB2016.1544

Saraiva, K. R., Viana, T. V. de A., Costa, S. C., Coelho, E. L., Caledônio, C. A., & Lima, G. H. P. de (2013). Influência da densidade de plantio da cultura da melancia sobre suas características de produção, na chapada do Apodi, CE. Revista Brasileira de Agricultura Irrigada, 7(2), 128-135. doi: 10.7127/RBAI.V7 N200012

Silva, N. C., Karasawa, M., Pires, M. M. M. L., Batista, P. F., Pimenta, R., Dias, R. C. S., & Aragão, C. A. (2008). Qualidade pós-colheita de minimelancias submetidas a diferentes coberturas do solo. Horticultura Brasileira, 26(2), 5717-5720.

Silva, S. S. da, Lima, G. S. de, Lima, V. L. A. de, Gheyi, H. R., Soares, L. A. dos A., & Lucena, R. C. M. (2019). Gas exchanges and production of watermelon plant under salinity management and nitrogen fertilization. Pesquisa Agropecuária Tropical, 49(1), e54822. doi: 10.1590/1983-40632019v4954822

Teixeira, P. C., Donagemma, G. K., Fontana, A., & Teixeira, W. G. (2017). (Org.), Manual de métodos de análise de solo (3a ed.). Brasília, DF: EMBRAPA.




DOI: http://dx.doi.org/10.5433/1679-0359.2020v41n6Supl2p3039

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