Physiological response of sunflower in the reproductive phase to water and salt stress

Authors

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v10i12.20199

Keywords:

Helianthus annus L.; Adaptability; Resistance.

Abstract

The objective of the study was to understand the physiological changes of the sunflower, in the reproductive phase, when submitted to water and saline stresses. The study was conducted in a protected environment, applying 4 irrigation levels (25, 50, 75 and 100% of crop evapotranspiration) and 2 levels of electrical conductivity of irrigation water (0.6 and 3.0 dS m-1) in cultivar Charrua. The design was a randomized complete block design in a 4 x 2 factorial scheme with 3 replicates. Parameters of gas exchange and fluorescence were evaluated. For the gas exchange the photosynthetic rate (A), transpiratory rate (E), stomatal conductance (Gs), internal CO2 concentration (Ci) and the Ci/Ca, A/Ci, A/Gs and A/E. For the chlorophyll A fluorescence, the effective quantum yield of photosystem II (φ PSII), potential quantum yield of photosystem II (Fv / Fm) and photochemical quenching (qP) and non-photochemical quenching (qNP) were measured. The chlorophyll A fluorescence did not change significantly with the treatments. The Charrua showed adaptability to the effects of the stresses, resulting in a decrease in stomatal opening, increases of Gs, A, instantaneous carboxylation efficiency and water use efficiency when submitted to lower levels of irrigation and electrical conductivity.

Author Biographies

Alisson Macendo Amaral, Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Norte de Minas Gerais

Possui graduação em Tecnologia em Irrigação e Drenagem, Especialização Stricto sensu em Educação e Gestão Ambiental, Mestrado e Doutorado em Ciências Agrárias - Agronomia. Pertence ao quadro efetivo de docentes do Instituto Federal do Norte de Minas Gerais - Campus Arinos desde 2009.

Foi docente substituto no período de 2007 a 2009 no Instituto Federal do Norte de Minas Gerais - Campus Januária. Possui experiência e leciona em disciplinas relacionadas às Ciências Agrárias e Ambientais, com ênfase em Irrigação, Hidráulica, Hidrometria, Obras Hidráulicas, Relações Hídricas e Agrometeorologia. Revisor dos periódicos Journal of Biotechnology and Biodiversity, NATIVA, Meio Ambiente (Brasil), Engenharia Agrícola, Global Science and Technology, International Journal of Applied Agricultural Sciences, Revista Brasileira de Meio Ambiente, Scientia Plena, Revista Mineira de Recursos Hídricos, Revista Agro@mbiente On-line e International Journal of Irrigation and Agricultural Development. Orienta pesquisas acadêmicas com escopo na utilização da água magnetizada na irrigação de cultivos agrícolas e espécies arbóreas.

Alefe Viana Souza Bastos, Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Goiano

Professor no Centro de Ensino Superior do Sudoeste Goiano - FAQUI, onde ministra as disciplinas de Irrigação, Agricultura II e Agricultura III. Doutorando do programa de Pós-graduação em Agronomia no Instituto Federal Goiano - Campus Rio Verde e bolsista FAPEG. Mestre em Ciências Agrárias-Agronomia com ênfase em nutrição de plantas (2015-2017), onde foi bolsista CAPES durante todo o período do curso. Graduado em Agronomia pelo Instituto Federal Goiano - Campus Rio Verde (2010-2015) e durante o período de 2011 - 2015 atuou como bolsista CNPq de iniciação científica (PIBIC) no laboratório de irrigação e hidráulica. Área de Atuação: Estatística experimental, fertilidade do solo, nutrição mineral de plantas, fisiologia vegetal, irrigação e cultura da cana-de-açúcar

Maria Ângela Cruz Macêdo dos Santos, Universidade Federal do Recôncavo da Bahia

Agrônoma formada pela Universidade Federal do Cariri. Atuei como bolsista de Iniciação a Docência e Iniciação Acadêmica. Fui monitora das disciplinas de Microbiologia básica, Princípios de Entomologia, Irrigação e drenagem e de Hidráulica aplicada. Realizei estágio curricular com pesquisa no Laboratório de Solos da Universidade Federal do Cariri (UFCA). Mestre em Engenharia Agrícola na Universidade Federal do Recôncavo da Bahia (UFRB), com trabalho desenvolvido na Embrapa Mandioca e Fruticultura, pesquisando estresse biótico e abiótico em citros. Doutora em Engenharia Agrícola na UFRB, enfatizando pesquisas na temática de serviços ambientais e áreas degradadas no semiárido brasileiro.

Marconi Batista Teixeira, Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Goiano

Possui graduação em Agronomia pela Universidade Federal de Viçosa (2001), mestrado em Engenharia Agrícola pela Universidade Federal de Viçosa (2003) e doutorado pela Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz" (2006). Cursou o Pós-doutorado em Irrigação e Drenagem na ESALQ/USP (2007). Foi Professor Contratado da Universidade Estadual de Goiás - UnU Ipameri durante o ano de 2008 nas disciplinas de Hidráulica, Hidrologia, Irrigação e Drenagem, Estatística e Agrometeorologia. Foi Bolsista DCR-FAPEG-CNPq junto ao IFGoiano Campus Urutaí de fevereiro a agosto de 2009. Professor de Ensino Básico Técnico e Tecnológico do Instituto Federal Goiano - Campus Rio Verde desde setembro de 2009 até o presente momento. É vinculado ao Quadro Permanente de Professores do Programa de Pós-Graduação em Ciências Agrárias do IFGoiano - Campus Rio Verde desde 2010. Tem experiência na área de Engenharia Agrícola, com ênfase em Irrigação e Drenagem, atuando principalmente nos seguintes temas: irrigação por gotejamento, hidráulica de sistemas de irrigação e manejo de irrigação. Coordenador de Rede de Pesquisa da FAPEG - REDE GOIANA DE PESQUISA EM RELAÇÕES HÍDRICAS. Editor Chefe do periódico Global Science and Technology (agosto de 2011 a julho de 2020) Coordenador do Curso de Bacharelado em Agronomia (agosto de 2015 a julho de 2017). Reeleito com 99% de aprovação para o Cargo de Coordenador do Curso de Bacharelado em Agronomia (agosto de 2017 a agosto de 2019). Coordenardor de Diretório de Pesquisa do CNPq vinculado ao IF Goiano - Campus Rio Verde. Vice-coordenador do Programa de Pós-Graduação em Ciências Agrárias - Agronomia - PPGCA-Agronomia do Instituto Federal Goiano - Campus Rio Verde (Conceito 5 pela CAPES) entre janeiro de 2016 a janeiro de 2020. Coordenador do Programa de Pós-Graduação em Ciências Agrárias - Agronomia - PPGCA-Agronomia do Instituto Federal Goiano - Campus Rio Verde (Conceito 5 pela CAPES) a partir de fevereiro de 2020 até o presente momento. Ex-orientador da 1° Tese da Verticalização do Ensino nos Institutos Federais com apoio do CNPq. Notícia página do CNPq: http://cnpq.br/web/guest/noticiasviews/-/journal_content/56_INSTANCE_a6MO/10157/6024084

Frederico Antonio Loureiro Soares, Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Goiano

Possui graduação em Agronomia pela Universidade Federal da Paraíba(1995), mestrado em Engenharia Agrícola pela Universidade Federal da Paraíba(2001), doutorado em Engenharia Agrícola pela Universidade Federal de Campina Grande(2006) e pós-doutorado pela Universidade Federal de Campina Grande(2010). Atualmente é Bolsista de Produtividade em Pesquisa Nível 2 do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico, Revisor de projeto de fomento do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico, Revisor de periódico da Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, Revisor de periódico da Revista brasileira de agricultura irrigada, Professor do Instituto Federal Goiano, Professor do PPGCA ? AGRONOMIA do Instituto Federal Goiano, Coordenador de Iniciação CIentífica do Instituto Federal Goiano, Coordenador do Programa de Pós Graduação do Instituto Federal Goiano, Professor do PPGIS (52010015101P3) do Instituto Federal Goiano, Revisor de periódico da Revista Caatinga (Online), Revisor de periódico da Global Science and Tecnhology e Membro de corpo editorial da Revista Brasileira de Agricultura Irrigada. Tem experiência na área de Engenharia Agrícola, com ênfase em Engenharia de Água e Solo. Atuando principalmente nos seguintes temas:Nível salino, Macronutrientes, micronutrientes, matéria seca.

References

Araújo, R. P., Almeida, A. A. F., Pereira, L. S., Mangabeira, P. A. O., Souza, J. O., Pirovani, C. P., Ahnert, D., & Baligar, V. C. (2017). Photosynthetic, antioxidative, molecular and ultrastructural responses of young cacao plants to cd toxicity in the soil. Ecotoxicology and Environmental Safety, 144,148-157. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2017.06.006

Ashraf, M., Shahzad, S. M., Akhtar, N., Imtiaz, M., & Ali, A. (2017). Salinization/sodification of soil and physiological dynamics of sunflower irrigated with saline–sodic water amending by potassium and farm yard manure. Journal of Water Reuse and Destination, 7(4), 476-487. https://doi.org/10.2166/wrd.2016.053

Bartlett M.K., Scoffoni C., & Sack L. (2012). The determinants of leaf turgor loss point and prediction of drought tolerance of species and biomes: a global meta-analysis. Ecology Letters, 15, 393-405. https://doi:10.1111/j.1461-0248.2012.01751.x

Borba, M. E. A., Maciel, G. M., Júnior, E. F., Júnior, C. M., Marquez, G. R., Silva, I. G., & Almeida, R. S. (2017). Gas exchanges and water use efficiency in the selection of tomato genotypes tolerant to water stress. Genetics and molecular research: GMR, 16(2), 1-9. http://dx.doi.org/10.4238/gmr16029685.

Dalchiavon, F. C., Malacarne, B. J., & Carvalho, C. G. P. (2016). Características agronômicas de genótipos de girassol (Helianthus annuus L.) em segunda safra no Chapadão do Parecis – MT. Revista de Ciências Agrárias, 39(1), 178-186. http://dx.doi.org/10.19084/RCA15049

Defraeye, T., Derome, D., Verboven, P., Carmeliet, J., & Nicolai, B. (2014). Cross-scale modelling of transpiration from stomata via the leaf boundary layer. Annals of botany, 114(4),711-723. https://doi.org/10.1093/aob/mct313

Dutra, C. C., Prado, E. A. F., Paim, L. R., & Scalon, S. P. Q. (2018). Desenvolvimento de plantas de girassol sob diferentes condições de fornecimento de água. Semina: Ciências Agrária, 33(6), 2657-2667. http://www.uel.br/revistas/uel/index.php/semagrarias/article/view/8200

Feldman, A. B., Leung, H., Baraoidan, M., Elmido-Mabilangan, A., Canicosa, I., Quick, W. P., Sheehy, J., & Murchie, E. H. (2017). Increasing leaf vein density via mutagenesis in rice results in an enhanced rate of photosynthesis, smaller cell sizes and can reduce interveinal mesophyll cell number. Frontiers in Plant Science, 8, 1-10. https://doi.org/10.3389/fpls.2017.01883

Feng, G., Zhang, Z., Wan, C., Lu, P., & Bakour, A. (2017). Effects of saline water irrigation on soil salinity and yield of summer maize (Zea mays L.) in subsurface drainage system. Agricultural Water Management, 193, 205-213. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2017.07.026

Ferreira, D. F. Sisvar: a guide for its bootstrap procedures in multiple comparisons. (2014). Ciência e Agrotecnologia, 38(2), 109-112. http://dx.doi.org/10.1590/S1413-70542014000200001

Flowers T. J, & Colmer T. D. 2008. Salinity tolerance in halophytes. New Phytologist, 179, 945-963. http://dx.doi:10.1111/j.1469-8137.2008.02531.x

Gomes, K. R., Sousa, G. G., Lima, F. A., Viana, T. V. A., Azevedo, B. M., & Silva, G. L. (2015). Irrigação com água salina na cultura do girassol (Helianthus annuus L.) em solo com biofertilizante bovino. Irriga, 20(4), 680-693. http://dx.doi.org/10.15809/irriga.2015v20n4p680

Guedes Filho, D. H., Santos, J. B., Gheyi, H. R., Cavalcante, L. F., & Santos Júnior, J. A. (2015). Componentes de produção e rendimento do girassol sob irrigação com águas salinas e adubação nitrogenada. Irriga, 20(3), 514-527. http://dx.doi.org/10.15809/irriga.2015v20n3p514

Habibi, G. (2017). Physiological, photochemical and ionic responses of sunflower seedlings to exogenous selenium supply under salt stress. Acta Physiologiae Plantarum, 39(213), 1-9. https://doi.org/10.1007/s11738-017-2517-3

Jägerbrand, A. K., & Kudo, G. (2016). Short-term responses in maximum quantum yield of PSII (Fv/Fm) to ex situ temperature treatment of populations of bryophytes originating from different sites in Hokkaido, northern Japan. Plants, 5(22), 1-7. https://doi.org/10.3390/plants5020022

Koche, J. C. (2011). Fundamentos de metodologia científica. Petrópolis: Vozes. http://www.adm.ufrpe.br/sites/ww4.deinfo.ufrpe.br/files/F undamentos_de_Metodologia_Cienti%CC%81fica.pdf

Kozai, T. (2016). Why LED lighting for urban agriculture? LED lighting for urban agriculture. Springer Singapore.

Lambers H, Chapin F. S., & Pons T. L. (2008). Plant water relations. Plant physiological ecology. Springer New York.

Lira, R. M., Santos, A. N., Silva, J. S., Barnabé, J. M. C., Barros, M. S., & Soares, H. R. (2015). A utilização de águas de qualidade inferior na agricultura irrigada. Revista Geama – Environmental Science, 1(3), 841-862. Disponível em: http://www.journals.ufrpe.br/index.php/geama/article/view/514/1438

Lustri, E. A., Silva, B. T., Peruchi, D. R. E., Moura, I. A., & Fluminhan, A. (2017). Avaliação do desempenho agronômico de cultivares de girassol (Helianthus annuus L.) no cultivo em safrinha na região Oeste Paulista. Forúm Ambiental da Alta Paulista, 13(1), 37-51. http://dx.doi.org/10.17271/1980082713120171488

Maia, F. M. A., Costa, A. C., Castro, J. N., & Megguer, C. A. (2012). Trocas gasosas em plantas de girassol submetidas à sainidade. In: V Congresso Brasileiro de Mamona, II Simpósio Internacional de Oleaginosas Energéticas & I Fórum Capixaba de Pinhão Manso, 2012, Guarapari. Desafios e Oportunidades: Anais... Campina Grande: Embrapa Algodão, 196.

Makbul, S., Saruhan-Guler, N., Durmus, N, & Guven, S. (2011). Changes in Anatomical and Physiological Parameters of Soybean Under Drought Stress. Turk. J. Bot. 35(4), 369-377. http://dx.doi.org/10.3906/bot-1002-7

Maxwell, K., & Johnson, G. N. (2000). Chlorophyll fluorescence - a practical guide. Journal of Experimental Botany, 51(345), 659-668. https://doi.org/10.1093/jexbot/51.345.659

Melo, H. F. D., Souza, E. R. D., Duarte, H. H., Cunha, J. C., & Santos, H. R. (2017). Gas exchange and photosynthetic pigments in bell pepper irrigated with saline water. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, 21(1), 38-43. http://dx.doi.org/10.1590/1807-1929/agriambi.v21n1p38-43

Mengis, N., Keller, D. P., Eby, M., & Oschlies, A. (2015). Uncertainty in the response of transpiration to CO2 and implications for climate change. Environmental Research Letters, 10(9), 1-9. http://dx.doi.org/10.1088/1748-9326/10/9/094001

Mila, A. J., Ali, M. H., Akanda, A. R., Rashid, M. H. O., & Rahman, M. A. (2017). Effects of deficit irrigation on yield, water productivity and economic return of sunflower. Congent Food & Agriculture, 3, 1-14. https://doi.org/10.1080/23311932.2017.1287619

Miorini, T. J. J., Saad, J. C. C., & Menegale, M. L. (2011). Supressão de água em diferentes fases fenológicas do feijoeiro (Phaseolus vulgaris L.). Irriga, 16(4), 360-368. http://dx.doi.org/10.15809/irriga.2011v16n4p360

Mota, C. S., & Cano, M. A. O. (2016). Respostas fisiológicas de plantas jovens de macaúba a condições de seca cíclica. Pesquisa Florestal Brasileira, 36(87), 225-234. https://doi.org/10.4336/2016.pfb.36.87.1061

Patane, C., Cosentino, S. L., & Anastasi, U. (2017). Sowing time and irrigation scheduling effects on seed yield and fatty acids profile of sunflower in semi-arid climate. International Journal of Plant Production, 11(1), 17-32. https://dx.doi.org/10.22069/ijpp.2017.3307

Pereira A. S. et al. (2018). Metodologia da pesquisa científica. UFSM. https://repositorio.ufsm.br/bitstream/handle/1/15824/Lic_Computacao_Metodologia-Pesquisa-Cientifica.pdf?sequence=1

Richards, L. A. (1954). Diagnosis and improvement of saline and alkali soils. Agricultural Handbook 60. Washington D.C.: U.S. Salinity Laboratory, 1954, 160p. https://www.ars.usda.gov/ARSUserFiles/20360500/hb60_pdf/hb60complete.pdf

Ruan C. J, da Silva J. A. T, Mopper S, Qin P, & Lutts S. (2010). Halophyte improvement for a salinized world. Critical Reviews in Plant Sciences, 29, 329-359. http://dx.doi:10.1080/07352689.2010.524517

Santos Júnior, J. A., Gheyi, H. R., Cavalcante, A. R., Dias, N. S., & Medeiros, S. S. (2018). Produção e pós-colheita de flores de girassóis sob estresse salino em hidroponia de baixo custo. Engenharia Agrícola, 36, 3, 420-432. http://www.scielo.br/pdf/eagri/v36n3/1809-4430-eagri-36-3-0420.pdf

Santos, M. R., & Brito, C. F. B. Irrigação com água salina, opção agrícola consciente. Revista Agrotecnologia, 7(1), 33-41. http://www.revista.ueg.br/index.php/agrotecnologia/article/download/5175/pdf

Shabala, S. (2017). Plant stress physiology. Centre for Agriculture and Biosciences International.

Shoukat, E., Aziz, I., Ahmed, M. Z., Abideen, Z., & Khan, M. A. (2018). Growth patterns of Phragmites karka under saline conditions depend on the bulk elastic modulus. Crop and Pasture Science, 69(5), 535-545. https://doi.org/10.1071/CP17195

Taiz, L., & Zeiger, E. (2012). Fisiologia vegetal. (5a ed.), Artmed.

Torabian, S., Zahedi, M., & Khoshgoftar, A. H. (2016). Effects of foliar spray of two kinds of zinc oxide on the growth and ion concentration of sunflower cultivars under salt stress. Journal of plant nutrition, 39(2), 172-180. https://doi.org/10.1080/01904167.2015.1009107

Published

14/09/2021

How to Cite

AMARAL, A. M.; BASTOS, A. V. S. .; SANTOS, M. Ângela C. M. dos .; TEIXEIRA, M. B. .; SOARES, F. A. L. . Physiological response of sunflower in the reproductive phase to water and salt stress. Research, Society and Development, [S. l.], v. 10, n. 12, p. e97101220199, 2021. DOI: 10.33448/rsd-v10i12.20199. Disponível em: https://www.rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/20199. Acesso em: 25 apr. 2024.

Issue

Section

Agrarian and Biological Sciences