Macronutrients influence yield and oil quality of hybrid maize (Zea mays L.)

• DOI: 10.1371/journal.pone.0216939
• Publication Date: 2019-05-29T17:29:47Z
• Authors: Krishnendu Ray; Hirak Banerjee; Sudarshan Dutta; Alok Kumar Hazra; Kaushik Majumdar
• Keywords: Linoleic acid; Linolenic acid; Organic chemistry; Plant Science; Biochemistry; Molecular Regulation of Sulfur Metabolism in Plants; Agricultural and Biological Sciences; Food science; Unsaturated fatty acid; Plant Proteins; 2. Zero hunger; Factors Affecting Maize Yield and Lodging Resistance; Seed Yield; Q; Fatty Acids; R; Life Sciences; Phosphorus; 04 agricultural and veterinary sciences; Biofortification of Staple Crops for Human Nutrition; Chemistry; Polyunsaturated fatty acid; Fatty Acids, Unsaturated; Medicine; Maize Yield; Nitrogen Uptake; Research Article; Stearic acid; Nitrogen; Science; Zea mays; Palmitic acid; Biochemistry, Genetics and Molecular Biology; Humans; Fertilizers; Molecular Biology; Biology; Chimera; Nutrients; Fatty acid; Oleic acid; Agronomy; Potassium; 0401 agriculture, forestry, and fisheries; Corn Oil; Edible Grain; Agronomy and Crop Science; Animal science; Grain Quality; Nutrient

في الدراسة الحالية التي استمرت عامين، جرت محاولة لتقدير إنتاجية الحبوب وامتصاص مغذيات الحبوب وجودة الزيت لثلاثة ذرة هجينة شائعة النمو (Zea mays L.) مخصبة بمستويات متنوعة من النيتروجين (N) والفوسفور (P) والبوتاسيوم (K). أشارت النتائج التي تم الحصول عليها من كلتا السنتين التجريبيتين إلى أن تطبيق 125 ٪ من الجرعة الموصى بها من الأسمدة (RDF) سجل أقصى إنتاجية للحبوب (10.37 طن هكتار -1 ؛ 124 ٪ أعلى من السيطرة). عند مقارنتها بـ 100 ٪ RDF، كان انخفاض إنتاجية الحبوب مع إغفال المغذيات 44 ٪ للإغفال N، و 17 ٪ للإغفال P، و 27 ٪ للإغفال K. تمت زيادة امتصاص النيتروجين مع زيادة مستويات NPK حتى 150 ٪ RDF التي كانت إحصائيًا عند PAR (p ≥ 0.01) مع 125 ٪ RDF. لوحظ اتجاه متزايد في امتصاص P و K مع زيادة متتالية في مستويات NPK تصل إلى 125 ٪ RDF، والتي انخفضت فوقها. كان محتوى البروتين أعلى بكثير في حبوب VAR. P 3396 مع 125 ٪ RDF. إدارة المغذيات لها دور كبير (p ≤ 0.01) في محتوى زيت الحبوب. انخفض محتوى الأحماض الدهنية المشبعة (حمض النخيل والدهون والأراكيديك)، وزاد محتوى الأحماض الدهنية غير المشبعة (حمض الأوليك واللينوليك واللينولينيك) مع زيادة مستويات NPK. تم زيادة متوسط نسب إزالة تشبع حمض الأوليك ونسب إزالة تشبع حمض اللينوليك مع زيادة مستويات NPK حتى 100 و 125 ٪ RDF، على التوالي. ومع ذلك، فإن متوسط الأحماض الدهنية الأحادية غير المشبعة (MUFA): الأحماض الدهنية المتعددة غير المشبعة (PUFA)، المشبعة: غير المشبعة وكذلك اللينوليك: زادت نسب حمض اللينولينيك عند تلقي 75 ٪ من RDF، وبعد ذلك أظهرت اتجاهًا تنازليًا. كان لإغفال K أعلى تأثير مثبط على جودة زيت الذرة يليه إغفال N و P.<br/>Dans la présente étude de deux ans, une tentative a été faite pour estimer le rendement céréalier, l'absorption des nutriments céréaliers et la qualité de l'huile de trois hybrides de maïs communément cultivés (Zea mays L.) fertilisés avec des niveaux variés d'azote (N), de phosphore (P) et de potassium (K). Les résultats obtenus au cours des deux années expérimentales ont indiqué que l'application de 125 % de la dose recommandée d'engrais (RDF) a enregistré un rendement maximal en grains (10,37 t ha-1 ; 124 % de plus que le témoin). Par rapport à 100% RDF, la réduction du rendement céréalier avec omission de nutriments était de 44% pour l'omission de N, 17% pour l'omission de P et 27% pour l'omission de K. L'absorption d'azote a été augmentée avec l'augmentation des niveaux de NPK jusqu'à 150% RDF qui était statistiquement au par (p ≥ 0,01) avec 125% RDF. Une tendance à la hausse de l'absorption de P et de K a été observée avec une augmentation successive des niveaux de NPK jusqu'à 125% RDF, au-dessus de laquelle elle a diminué. La teneur en protéines était significativement plus élevée dans les grains de var. P 3396 avec 125% RDF. La gestion des nutriments joue un rôle important (p ≤ 0,01) dans la teneur en huile de grain. La teneur en acides gras saturés (acides palmitique, stéarique et arachidique) a diminué et la teneur en acides gras insaturés (acides oléique, linoléique et linolénique) a augmenté avec l'augmentation des niveaux de NPK. Les rapports moyens de désaturation de l'acide oléique et de désaturation de l'acide linoléique ont été augmentés avec l'augmentation des niveaux de NPK jusqu'à 100 et 125% de RDF, respectivement. Cependant, les rapports moyens acides gras monoinsaturés (AGMI) : acides gras polyinsaturés (AGPI), saturés : insaturés ainsi que linoléiques : acide linolénique ont augmenté à la réception de 75 % de RDF, et au-delà, ils ont montré une tendance à la baisse. L'omission de K a eu l'effet inhibiteur le plus élevé sur la qualité de l'huile de maïs, suivie de l'omission de N et P.<br/>In the present two-year study, an attempt was made to estimate the grain yield, grain nutrient uptake, and oil quality of three commonly grown maize (Zea mays L.) hybrids fertilized with varied levels of nitrogen (N), phosphorus (P) and potassium (K). Results obtained from both the experimental years indicated that application of 125% of recommended dose of fertilizer (RDF) recorded maximum grain yield (10.37 t ha-1; 124% higher than control). When compared with 100% RDF, grain yield reduction with nutrient omission was 44% for N omission, 17% for P omission, and 27% for K omission. Nitrogen uptake was increased with increasing NPK levels up to 150% RDF that was statistically at par (p ≥ 0.01) with 125% RDF. Increasing trend in P and K uptake was observed with successive increase in NPK levels up to 125% RDF, above which it declined. The protein content was significantly higher in grains of var. P 3396 with 125% RDF. Nutrient management has significant (p ≤ 0.01) role in the grain oil content. Saturated fatty acids (palmitic, stearic and arachidic acid) content decreased, and unsaturated fatty acid (oleic, linoleic and linolenic acid) increased with increasing NPK levels. The average oleic acid desaturation and linoleic acid desaturation ratios were increased with increasing NPK levels up to 100 and 125% RDF, respectively. However, average monounsaturated fatty acids (MUFA): poly-unsaturated fatty acids (PUFA), saturated: unsaturated as well as linoleic: linolenic acid ratios were increased on receiving 75% RDF, and beyond that it showed decreasing trend. The omission of K had the highest inhibitory effect on corn oil quality followed by N and P omission.<br/>En el presente estudio de dos años, se intentó estimar el rendimiento del grano, la absorción de nutrientes del grano y la calidad del aceite de tres híbridos de maíz comúnmente cultivados (Zea mays L.) fertilizados con diversos niveles de nitrógeno (N), fósforo (P) y potasio (K). Los resultados obtenidos de ambos años experimentales indicaron que la aplicación del 125% de la dosis recomendada de fertilizante (RDF) registró un rendimiento máximo de grano (10,37 t ha-1; 124% más que el control). En comparación con el 100% de RDF, la reducción del rendimiento de grano con omisión de nutrientes fue del 44% para la omisión de N, del 17% para la omisión de P y del 27% para la omisión de K. La absorción de nitrógeno aumentó con el aumento de los niveles de NPK hasta 150% de RDF que estaba estadísticamente a la par (p ≥ 0.01) con 125% de RDF. Se observó una tendencia creciente en la captación de P y K con un aumento sucesivo en los niveles de NPK hasta el 125% de RDF, por encima del cual disminuyó. El contenido de proteína fue significativamente mayor en los granos de var. P 3396 con 125% RDF. El manejo de nutrientes tiene un papel significativo (p ≤ 0.01) en el contenido de aceite de grano. El contenido de ácidos grasos saturados (ácido palmítico, esteárico y araquídico) disminuyó, y los ácidos grasos insaturados (ácido oleico, linoleico y linolénico) aumentaron con el aumento de los niveles de NPK. Las relaciones medias de desaturación de ácido oleico y desaturación de ácido linoleico aumentaron con el aumento de los niveles de NPK hasta 100 y 125% de RDF, respectivamente. Sin embargo, el promedio de ácidos grasos monoinsaturados (MUFA): ácidos grasos poliinsaturados (PUFA), saturados: insaturados, así como las relaciones de ácido linoleico: linolénico aumentaron al recibir 75% de RDF, y más allá de eso mostró una tendencia decreciente. La omisión de K tuvo el mayor efecto inhibidor sobre la calidad del aceite de maíz, seguido de la omisión de N y P.<br/>