Silício e potássio mitigam os danos causados pelo déficit hídrico ao estimular o mecanismo de defesa antioxidante em plantas de feijão e de milho

Abstract

- As plantas de feijão comum e de milho são sensíveis ao déficit hídrico e uma estratégia para reverter esses danos seria com emprego do silício (Si) e potássio (K), mas faltam pesquisas em cultivos em campo explorando os mecanismos antioxidativos envolvidos na diminuição do estresse. Realizou-se essa pesquisa objetivando investigar a resposta bioquímica de plantas de feijão e de milho sob três níveis hídricos e doses de Si via fertirrigação na ausência e na presença da fertilização potássica. Para tanto, foram desenvolvidos dois experimentos em campo em Latossolo Vermelho eutroférrico (teor de K: 6,4 mmolc dm-3) com a cultura do feijão e do milho sem (-K) e com (+K) adubação potássica. Ambos os experimentos foram constituídos por um fatorial 3x4: três regimes hídricos: 80%, 60% e 40% da capacidade de retenção de água no solo e quatro doses de Si: 0; 4; 8 e 12 kg-1 fornecidas via fertirrigação, em esquema de parcela sub-dividida, dispostos em delineamento de blocos casualizados, com quatro repetições. As análises bioquímicas realizadas foram: atividade de enzimas antioxidantes (SOD, EC 1.15.1.1; APX, EC 1.11.1.11 e GPOX, EC1.11.1.7); conteúdo de prolina; compostos fenólicos; peroxidação lipídica; produção de massa seca e acúmulo de Si e K na parte aérea. A fertilização com Si via fertirrigação, mesmo em doses relativamente baixas (4 a 8 kg ha⁻¹), demonstrou ser uma estratégia eficaz para o cultivo sustentável tanto do feijoeiro quanto do milho, especialmente em condições de restrição hídrica moderada a severa, independentemente da fertilização complementar com potássio (K). No feijoeiro, a aplicação de Si favoreceu sua absorção em níveis suficientes para modular os mecanismos de defesa antioxidante, tanto enzimáticos quanto não enzimáticos. De forma semelhante, no milho, a fertirrigação com Si melhorou a tolerância ao déficit hídrico ao aumentar a atividade de enzimas antioxidantes (SOD, APX e GPOX), diminuir a peroxidação lipídica, estimular a síntese de compostos fenólicos e promover o acúmulo de osmólitos protetores, como a prolina. Além disso, contribuiu para o equilíbrio de nutrientes, como o K, resultando em maior acúmulo de matéria seca em plantas submetidas ao estresse hídrico. Assim, a fertirrigação silicatada pode ser considerada uma prática promissora para melhorar os parâmetros bioquímicos e a resiliência de plantas de feijão e milho ao cultivo sob déficit hídrico

Common bean and corn plants are sensitive to water deficit, and one strategy to reverse this damage would be to use silicon (Si) and potassium (K), but there is a lack of research on field crops exploring the antioxidant mechanisms involved in reducing stress. This research was conducted to investigate the biochemical response of bean and corn plants under three water levels and doses of Si via fertigation in the absence and presence of potassium fertilization. To this end, two field experiments were developed in Oxisol (K content: 6.4 mmolc dm-3) with bean and corn crops without (-K) and with (+K) potassium fertilization. Both experiments consisted of a 3x4 factorial design: three water regimes: 80%, 60%, and 40% of the soil water retention capacity and four doses of Si: 0; 4; 8, and 12 kg-1 supplied via fertigation, in a split-plot scheme, arranged in a randomized block design, with four replicates. The biochemical analyses performed were: antioxidant enzyme activity (SOD, EC 1.15.1.1; APX, EC 1.11.1.11 and GPOX, EC1.11.1.7); proline content, phenolic compounds; lipid peroxidation; dry mass production and Si and K accumulation in the aerial part. Si fertilization via fertigation, even at relatively low doses (4 to 8 kg ha⁻¹), proved to be an effective strategy for the sustainable cultivation of both beans and corn, especially under moderate to severe water stress conditions, regardless of complementary potassium (K) fertilization. In common bean plants, the application of Si promoted its absorption at levels sufficient to modulate both enzymatic and non-enzymatic antioxidant defense mechanisms. Similarly, in maize, fertigation with Si improved drought tolerance by increasing the activity of antioxidant enzymes (SOD, APX, and GPOX), reducing lipid peroxidation, stimulating the synthesis of phenolic compounds, and promoting the accumulation of protective osmolytes such as proline. In addition, it contributed to the balance of nutrients such as K, resulting in greater dry matter accumulation in plants subjected to water stress. Therefore, silicon fertigation can be considered a promising practice to improve biochemical parameters and enhance the resilience of common bean and maize plants cultivated under water deficit conditions.