Plant densities and modulation of symbiotic nitrogen fixation in soybean

Abstract

Soybean nitrogen (N) demands can be supplied to a large extent via biological nitrogen fixation, but the mechanisms of source/sink regulating photosynthesis/nitrogen fixation in high yielding cultivars and current crop management arrangements need to be investigated.We investigated the modulation of symbiotic nitrogen fixation in soybean [Glycine max (L.) Merrill] at different plant densities. A field trial was performed in southern Brazil with six treatments, including non-inoculated controls without and with N-fertilizer, both at a density of 320,000 plants ha −1 , and plants inoculated with Bradyrhizobium elkanii at four densities, ranging from 40,000 to 320,000 plants ha −1 . Differences in nodulation, biomass production, N accumulation and partition were observed at stage R5, but not at stage V4, indicating that quantitative and qualitative factors (such as sunlight infrared/red ratio) assume increasing importance during the later stages of plant growth. Decreases in density in the inoculated treatments stimulated photosynthesis and nitrogen fixation per plant. Similar yields were obtained at the different plant densities, with decreases only at the very low density level of 40,000 plants ha −1 , which was also the only treatment to show differences in seed protein and oil contents. Results confirm a fine tuning of the mechanisms of source/sink, photosynthesis/nitrogen fixation under lower plant densities. Higher photosynthesis and nitrogen fixation rates are capable of sustaining increased plant growth.

Productive performance of soybean cultivars grown in different plant densities

“…According to TOURINO et al (2002), there is a direct relationship between plant density and lodging, it is expected that an increase in the population will increase lodging. In literature, other studies showed low response of soybean grain yield to plant density variations (DE LUCA & HUNGRIA, 2014;BALBINOT JUNIOR et al, 2015). These results may be related to the high phenotypic plasticity of soybean.…”

Espaçamento reduzido e plantio cruzado associados a diferentes densidades de plantas em soja

“…Isso demonstra que as variações de rendimento de grãos em razão do manejo adotado são decorrentes, fundamentalmente, do número de legumes por planta e, consequentemente, por área, sendo as demais características avaliadas pouco afetadas pelo arranjo espacial das plantas. No primeiro experimento, não houve efeito da densidade de plantas sobre o rendimento de grãos (Tabela 3), demonstrando a grande plasticidade fenotípica da soja (RAMBO et al, 2004;HEIFFIG et al, 2006;CHERNEY, 2011;BOARD;KAHLON, 2013;LUCA;HUNGRIA, 2014). Todavia, no segundo experimento, a menor densidade de plantas conferiu maior rendimento de grãos (Tabela 4), demonstrando que, em semeadura mais tardia, o uso de altas densidades de plantas acentua demasiadamente a competição intraespecífica, tornando a redução da produção por planta mais expressiva do que o aumento no número de plantas por área.…”

“…, porcentagem dos legumes provenientes dos ramos e porcentagem da massa de grãos provenientes dos ramos na menor densidade de plantas avaliada (Tabelas 3 e 4). Isso ocorreu porque, nessa situação, a disponibilidade de água, luz e nutrientes para cada indivíduo é maior, conferindo maior produção por planta e melhores condições para a ramificação (RAMBO et al, 2003;BOARD;KAHLON, 2013;LUCA;HUNGRIA, 2014).…”

Espaçamento reduzido e plantio cruzado associados a diferentes densidades de plantas em soja

“…Isso demonstra que as variações de rendimento de grãos em razão do manejo adotado são decorrentes, fundamentalmente, do número de legumes por planta e, consequentemente, por área, sendo as demais características avaliadas pouco afetadas pelo arranjo espacial das plantas. No primeiro experimento, não houve efeito da densidade de plantas sobre o rendimento de grãos (Tabela 3), demonstrando a grande plasticidade fenotípica da soja (RAMBO et al, 2004;HEIFFIG et al, 2006;CHERNEY, 2011;BOARD;KAHLON, 2013;LUCA;HUNGRIA, 2014). Todavia, no segundo experimento, a menor densidade de plantas conferiu maior rendimento de grãos (Tabela 4), demonstrando que, em semeadura mais tardia, o uso de altas densidades de plantas acentua demasiadamente a competição intraespecífica, tornando a redução da produção por planta mais expressiva do que o aumento no número de plantas por área.…”

“…Foi constatado maior número de nós no caule, número de ramos planta -1 , número de legumes no caule e nos ramos planta -1 , porcentagem dos legumes provenientes dos ramos e porcentagem da massa de grãos provenientes dos ramos na menor densidade de plantas avaliada (Tabelas 3 e 4). Isso ocorreu porque, nessa situação, a disponibilidade de água, luz e nutrientes para cada indivíduo é maior, conferindo maior produção por planta e melhores condições para a ramificação (RAMBO et al, 2003;BOARD;KAHLON, 2013;LUCA;HUNGRIA, 2014).…”