Relationships between grain yield and accumulation of biomass, nitrogen and phosphorus in common bean cultivars Translated title: Relações entre o rendimento de grãos e a acumulação de biomassa, nitrogênio e fósforo em cultivares de feijoeiro

Abstract

Shoot biomass is considered a relevant component for crop yield, but relationships between biological productivity and grain yield in legume crops are usually difficult to establish. Two field experiments were carried out to investigate the relationships between grain yield, biomass production and N and P accumulation at reproductive stages of common bean (Phaseolus vulgaris) cultivars. Nine and 18 cultivars were grown on 16 m² plots in 1998 and 1999, respectively, with four replications. Crop biomass was sampled at four growth stages (flowering R6, pod setting R7, beginning of pod filling R8, and mid-pod filling R8.5), grain yield was measured at maturity, and N and P concentrations were determined in plant tissues. In both years, bean cultivars differed in grain yield, in root mass at R6 and R7 stages, and in shoot mass at R6 and R8.5, whereas at R7 and R8 differences in shoot mass were significant in 1998 only. In both years, grain yield did not correlate with shoot mass at R6 and R7 and with root mass at R6. Grain yield correlated with shoot mass at R8 in 1999 but not in 1998, with shoot mass at R8.5 and with root mass at R7 in both years. Path coefficient analysis indicated that shoot mass at R8.5 had a direct effect on grain yield in both years, that root mass at R7 had a direct effect on grain yield in 1998, and that in 1999 the amounts of N and P in shoots at R8.5 had indirect effects on grain yield via shoot mass at R8.5. A combined analysis of both experiments revealed that biomass accumulation, N and P in shoots at R6 and R7 as well as root mass at R6 were similar in both years. In 1998 however bean accumulated more root mass at R7 and more biomass and N and P in shoots at R8 and R8.5, resulting in a 57 % higher grain yield in 1998. This indicates that grain yield of different common bean cultivars is not intrinsically associated with vegetative vigor at flowering and that mechanisms during pod filling can strongly influence the final crop yield. The establishment of a profuse root system during pod setting, associated with the continuous N and P acquisition during early pod filling, seems to be relevant for higher grain yields of common bean.

Translated abstract

A biomassa de parte aérea é considerada um componente relevante para o rendimento dos cultivos, mas é usualmente difícil estabelecer relações entre produção biológica e rendimento de grãos em leguminosas. Foram realizados dois experimentos de campo com o objetivo de investigar as relações entre o rendimento de grãos, a produção de biomassa e a acumulação de N e P em estádios reprodutivos de cultivares de feijoeiro (Phaseolus vulgaris). Nove e 18 cultivares foram cultivadas em 1998 e 1999, respectivamente, em parcelas de 16 m² com quatro repetições. A biomassa foi amostrada em quatro estádios (floração R6, emissão de vagens R7, início de enchimento de vagens R8 e meio de enchimento de vagens R8,5), o rendimento de grãos mensurado na maturação, e foram medidas as concentrações de N e P nos tecidos vegetais. Nos dois anos, as cultivares de feijoeiro diferiram no rendimento de grãos, na massa de raízes nos estádios R6 e R7 e na massa de parte aérea em R6 e R8,5, porém em R7 e R8 apenas em 1998 houve diferenças na massa de parte aérea. Nos dois anos, o rendimento de grãos não se correlacionou com a massa de parte aérea em R6 e R7 e com a massa de raízes em R6. O rendimento de grãos correlacionou-se com a massa de parte aérea em R8 em 1999, com a massa de parte aérea em R8,5 e com a massa de raízes em R7 nos dois anos. Análises de trilha indicaram que a massa de parte aérea em R8,5 exerceu efeito direto no rendimento de grãos nos dois anos, que a massa de raízes em R7 teve efeito direto no rendimento em 1998 e que em 1999 a acumulação de N e P na parte aérea em R8,5 teve efeito indireto no rendimento via massa de parte aérea em R8,5. A análise conjunta dos dois experimentos revelou que a acumulação de massa, N e P na parte aérea em R6 e R7, assim como a massa de raízes em R6, foram similares nos dois anos, mas em 1998 o cultivo acumulou mais massa de raízes em R7 e mais massa, N e P na parte aérea em R8 e R8,5, o que resultou em produção de grãos 57 % superior em 1998. Isso indica que o rendimento de grãos de cultivares de feijoeiro não está intrinsecamente associado com o vigor vegetativo na floração e que mecanismos operantes durante o enchimento das vagens podem influenciar acentuadamente a produção de grãos. O estabelecimento de um profuso sistema radicular durante a emissão de vagens, associado com a contínua aquisição de N e P durante o início de enchimento de vagens, pode assumir relevância para obtenção de maiores rendimentos de grãos na cultura do feijão.