Foliar application of seaweed extract-based fertilizer as a strategy to mitigate abiotic stress and maximize the productive potential of soybean and maize

Abstract

This thesis evaluates the impact of a seaweed-based biostimulant (Ascophyllum nodosum L.) on mitigating abiotic stresses and enhancing the productive potential of soybean (Glycine max (L.) Merr.) and maize (Zea mays L.) in tropical systems. Field experiments were conducted in Botucatu/SP, Campo Verde/MT, and Primavera do Leste/MT, Brazil, from the 2020/2021 to 2023/2024 growing seasons, with foliar applications of the biostimulant at V4, R1, and V4+R1 stages for soybean, and V6, VT, and V6+VT for maize. Assessments included physiological (gas exchange, chlorophyll, Rubisco activity), biochemical (antioxidant enzymes, oxidative stress markers), and agronomic (grain yield) parameters. The biostimulant enhanced photosynthetic efficiency, nutrient absorption (N, P, B, Zn and Mn), antioxidant enzyme activity (SOD, CAT and APX), and reduced oxidative stress markers (H₂O₂ and MDA). These improvements resulted in yield increases of up to 20% in soybean and 15% in maize, particularly with combined applications (V4+R1 and V6+VT). The findings underscore the biostimulant’s potential to promote climate resilience and agricultural sustainability by reducing reliance on chemical inputs and irrigation. This work contributes to Brazilian agribusiness by offering an innovative strategy to address climate variability.

Esta tese avalia o impacto de um bioestimulante à base de algas marinhas (Ascophyllum nodosum L.) na mitigação de estresses abióticos e no aumento do potencial produtivo da soja (Glycine max (L.) Merr.) e do milho (Zea mays L.) em sistemas tropicais. Experimentos de campo foram conduzidos em Botucatu/SP, Campo Verde/MT e Primavera do Leste/MT, Brasil, nas safras de 2020/2021 a 2023/2024, com aplicações foliares do bioestimulante nos estádios V4, R1 e V4+R1 para a soja, e V6, VT e V6+VT para o milho. As avaliações incluíram parâmetros fisiológicos (trocas gasosas, clorofila, atividade de Rubisco), bioquímicos (enzimas antioxidantes, marcadores de estresse oxidativo) e agronômicos (rendimento de grãos). O bioestimulante aumentou a eficiência fotossintética, assimilação de nutrientes (N, P, B, Zn e Mn), atividade enzimática antioxidante (SOD, CAT e APX) e reduziu os marcadores de estresse oxidativo (H₂O₂ e MDA). Essas melhorias resultaram em aumentos de produtividade de até 20% na soja e 15% no milho, principalmente com aplicações combinadas (V4+R1 e V6+VT). As descobertas ressaltam o potencial do bioestimulante para promover a resiliência climática e a sustentabilidade agrícola, reduzindo a dependência de insumos químicos e irrigação. Este trabalho contribui para o agronegócio brasileiro ao oferecer uma estratégia inovadora para lidar com a variabilidade climática.