The average Brazilian soybean yield increased considerably from the beginning of the green revolution to the present day. Among the factors that contributed to the yield increase are the new technologies and agricultural practices, as well as the genetic gain provided by plant breeding. While soybean yield increased through breeding efforts, morphophysiological changes in Brazilian cultivars that contributed to yield increase are largely unknown. The objective of this study was to understand how morphophysiological changes increased yield in soybean cultivars grown in the last 50 years in Southern Brazil. The study was divided into three chapters: the first chapter refers to the experiment conducted in the field to evaluate yield and its components in 26 cultivars; the second chapter refers to the experiment conducted in pots to evaluate the roots of 25 cultivars; and the third chapter refers to two experiments in which attributes of energy conversion efficiency, foliar aging and plant response to elevated CO2 in the atmosphere were evaluated in 5 cultivars. The results showed that the yield increase was consistent throughout the years of cultivar release and the rate of increase was 46 kg ha-1 year-1. Among the yield components contributing to this increase we include the increase of biomass per area and harvest index, which therefore provide more seeds per area, due to a greater number of pods and seeds per pod. The lodging resistance improved during the year of cultivar release. For further increases in soybean yield, potential targets in future cultivars are increasing leaf nitrogen content at the R5 growth stage and the biological nitrogen fixation. Mean root diameter was reduced throughout the years of cultivar release, while the attributes total length, volume, projected area and root length were not consistently modified. The evaluated soybean cultivars presented consistent changes under elevated CO2 atmosphere [720 ppm]: the leaf chlorophyll content was reduced, the specific leaf area reduced, and the stem biomass partition increased. The old leaves presented less assimilation, less stomatal conductance, and lower leaf temperature in relation to the new leaves. However, they presented higher concentration of intercellular CO2, higher specific leaf area and chlorophyll content. The results obtained in this study will certainly contribute to strategies in breeding programs in the development of soybean cultivars that are more productive in the future. The results obtained identified morphophysiological changes in a selection of soybean cultivars grown in Southern Brazil. / A produtividade média brasileira de soja aumentou consideravelmente desde o início da revolução verde até a época atual. Entre os fatores que contribuíram no aumento da produtividade, estão as novas tecnologias e práticas agrícolas, bem como o ganho genético propiciado pelo melhoramento vegetal. Enquanto a produtividade de soja aumentou através dos esforços do melhoramento, as modificações morfofisiológicas ocorridas nos cultivares brasileiros que contribuíram para o aumento da produtividade são amplamente desconhecidas. Neste estudo objetivou-se compreender como as mudanças morfofisiológicas aumentaram a produtividade em cultivares de soja cultivadas nos últimos 50 anos no sul do Brasil. O estudo foi dividido em três capítulos: o primeiro capítulo refere-se ao experimento conduzido a campo para avaliar produtividade e seus componentes em 26 cultivares; o segundo capítulo refere-se ao experimento conduzido em vasos para avaliar as raízes de 25 cultivares; e o terceiro capítulo refere-se a dois experimentos em que avaliou-se atributos de eficiência de conversão de energia, envelhecimento foliar e resposta das plantas a elevação do CO2 atmosférico em 5 cultivares. Os resultados obtidos demonstram que o aumento da produtividade foi consistente ao longo do ano de lançamento dos cultivares e a taxa de aumento foi de 46 kg ha-1 ano-1. Entre os componentes de produtividade que contribuem para este aumento destacam-se o aumento da biomassa por área e do índice de colheita que, por consequência, propiciam maior número de sementes por área, em decorrência de um maior número de vagens e sementes por vagem. A resistência ao acamamento melhorou ao longo do ano de lançamento dos cultivares. Para aumentos futuros na produtividade, alvos potenciais para serem buscados nos cultivares futuros são maior teor de nitrogênio foliar no estádio R5 e maior fixação biológica de nitrogênio. O diâmetro médio de raízes reduziu ao longo do ano de lançamento de cultivares, enquanto os atributos comprimento, volume, área projetada e comprimento total da raiz principal não foram modificados de modo consistente. Os cultivares de soja avaliados apresentam mudanças consistentes sob atmosfera de CO2 elevado [720 ppm]: o teor de clorofila nas folhas reduziu, a área foliar específica reduziu e a partição de biomassa para haste aumentou. As folhas velhas apresentaram menor assimilação, menor condutância estomática, e menor temperatura foliar em relação as folhas novas. Entretanto elas apresentaram maior concentração de CO2 intercelular, maior área foliar específica e maior teor de clorofila. Os resultados obtidos neste estudo contribuem para estratégias em programas de melhoramento no desenvolvimento de cultivares de soja mais produtivas para o futuro. Os resultados obtidos identificaram mudanças morfofisiológicas ocorridas em uma seleção de cultivares de soja cultivadas na região sul do Brasil.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usp.br/oai:teses.usp.br:tde-12082019-104842 |
| Date | 03 May 2019 |
| Creators | Umburanas, Renan Caldas |
| Contributors | Reichardt, Klaus |
| Publisher | Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP |
| Source Sets | Universidade de São Paulo |
| Language | English |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | Tese de Doutorado |
| Format | application/pdf |
| Rights | Reter o conteúdo por motivos de patente, publicação e/ou direitos autoriais. |
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