Cowpea Yield Under Water Stress Scenarios

Authors

DOI:

https://doi.org/10.11137/1982-3908_2023_46_50453

Keywords:

Productivity, No-tillage, Cropping season

Abstract

Cowpea is considered a subsistence crop, so it is generally cultivated by  family farming in the rainy season and, outside this season, with the aid of irrigation. Its yield is reduced if there is water stress due to the lack of rainfall or irrigation water. Objective of this study was to evaluate the influence of water stress in the rainy and dry seasons on grain yield, biomass, harvest index and water use efficiency in the ‘Costela de Vaca’ cowpea variety cultivated in no-tillage system using crop residues present in the experimental area. Experimental design used was randomized blocks, in a 2 x 5 factorial scheme (cropping season x water stress), with four replicates. Treatments consisted of two cropping seasons (rainy and dry) and five forms of water stress (without water stress, water suspension for 5, 10 and 15 days, and rainfed cultivation). Biomass was the only parameter influenced by the cropping season versus water stress interaction. Regardless of the cowpea cropping season, water stress reduced grain yield and biomass. Harvest index showed no sensitivity to water stress and cropping season. Water use efficiency was influenced by the cropping season. Soil cover promoted maintenance of soil moisture during cowpea cultivation in both periods. 

Author Biographies

Francisco Edson Paulo Ferreira, Universidade Federal de Campina Grande, Programa de Pós-Graduação em Meteorologia, Campina Grande, PB, Brasil.

Pós-graduando da Universidade Federal de Campina Grande, Programa de Pós-Graduação em Meteorologia, Campina Grande, PB, Brasil.

Vicente de Paulo Rodrigues da Silva, Universidade Federal de Campina Grande, Programa de Pós-Graduação em Meteorologia, Campina Grande, PB, Brasil

Professor titular da Universidade Federal de Campina Grande, Programa de Pós-Graduação em Meteorologia, Campina Grande, PB, Brasil

Madson Tavares Silva, Universidade Federal de Campina Grande, Programa de Pós-Graduação em Meteorologia, Campina Grande, PB, Brasil

Professor titular da Universidade Federal de Campina Grande, Programa de Pós-Graduação em Meteorologia, Campina Grande, PB, Brasil.

Sílvia Maria Dantas, Universidade Federal de Campina Grande, Programa de Pós-Graduação em Meteorologia, Campina Grande, PB, Brasil

Pós-graduanda da Universidade Federal de Campina Grande, Programa de Pós-Graduação em Meteorologia, Campina Grande, PB, Brasil.

References

Allen, R.G., Pereira, L.S., Raes, D. & Smith, M. 1998, Crop evapotranspiration: Guidelines for computing crop water requirements, Paper No. 56, United Nations FAO, Irrigation and drainage, New York.

Almeida, R.S.R., Silva, M.T., Campos, J.H.B.C., Holanda, R.M., Dantas Neto, J., Matsunaga, W.K. & Silva, V.P.R. 2019, 'Pegada hídrica de plantas hortícolas cultivadas no semiárido brasileiro', Revista Ibero Americana de Ciências Ambientais, vol. 10, no. 4, pp. 45-56, DOI: https://doi.org/10.6008/CBPC2179-6858.2019.004.0005.

Anyia, A.O. & Herzog, H. 2004, 'Genotipic variability in drought performance and recovery in cowpea under controlled environment', Journal of Agronomy and Crop Science, vol. 190, pp. 151-9, DOI:10.1111/j.1439-037X.2004.00096.x.

Barros, J.R.A., Guimarães, M.M., Silva, R., Simões, W.L., de Melo, N.F. & Angelotti, F. 2021, 'Production and biochemical responses of cowpea under thermal and water stress', Revista Brasileira de Ciências Agrárias, vol. 16, no. 2, pp. 85-99, DOI:10.5039/agraria.v16i2a8599.

Calvet, A.S.F., Miranda Pinto, C., Lima, R.E.M., Maia-Joca, R.P.M. & Bezerra, M.A. 2013, 'Crescimento e acumulação de solutos em feijão-de-corda irrigado com águas de salinidade crescente em diferentes fases de desenvolvimento', Irriga, vol. 18, no. 1, pp. 148-59, DOI:10.15809/irriga.2013v18n1p148.

Cechin, I., Cardoso, G.S., Fumis, T.D.F. & Corniani, N. 2015, 'Nitric oxide reduces oxidative damage induced by water stress in sunflower plants', Bragantia, vol. 74, no. 2, pp. 200-6, DOI:10.1590/1678-4499.353.

CONAB − Companhia Nacional de Abastecimento 2020, Acompanhamento da safra brasileira: grãos, vol. 7, no. 8, pp. 31-7, Brasília, viewed 19 January 2019, <https://www.conab.gov.br/info-agro/safras>.

De Souza, D.F., Pinto, J.V.D.N., Costa, D.L., Vieira, I.C.D.O., da Silva, T.G. & Souza, P.J. 2019, 'Biophysical controls of evapotranspiration in cowpea cultivation under different water regimes', Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, vol. 23, no. 10, pp. 725-32, DOI:10.1590/1807-1929/agriambi.v23n10p725-732.

Donohue, R.J., Roderick, M.L., McVicar, T.R. & Farquhar, G.D. 2013, 'Impact of CO2 fertilization on maximum foliage cover across the globe's warm, arid environments', Geophysical Research Letters, vol. 40. no. 12, pp. 3031-5, DOI:10.1002/grl.50563.

Dos Duarte Mota, F.G., De Souza, L.P. & Almeida, M.P. 2020, 'Irrigação suplementar em feijões crioulos', Scientia Naturalis, vol. 2, no. 2, pp. 851-61, viewed 19 January 2019, <https://periodicos.ufac.br/index.php/SciNat/article/view/4252>.

Duarte, E.A., Melo Filho, P.D.A. & Santos, R.C. 2013, 'Características agronômicas e índice de colheita de diferentes genótipos de amendoim submetidos a estresse hídrico', Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, vol. 17, no. 8, pp. 843-84, DOI:10.1590/S1415-43662013000800007.

Fioreze, S.L., Vacari, J., Turek, T.L., Michelon, L.H., & Drun, R.P. 2019, 'Componentes produtivos do trigo em função da temperatura no período de diferenciação de espiguetas', Revista de Ciências Agroveterinárias, vol. 18, no. 1, pp. 24-32, DOI: 10.5965/223811711812019024.

Freire Filho, F.R. 2011, Feijão-caupi no Brasil: Produção, melhoramento genético, avanços e desafios, Embrapa Meio-Norte-Livro, Teresina.

Freire Filho, F.R., Lima, J.D.A. & Ribeiro, V.Q. 2005, Feijão-caupi: Avanços tecnológicos, vol. 1, Embrapa Informação Tecnológica, Brasília.

Freitas, R.M., Dombroski, J.L., de Freitas, F.C., Nogueira, N.W., Leite, T.S. & Praxedes, S.C. 2019, 'Water use of cowpea under deficit irrigation and cultivation systems in semi-arid region', Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, vol. 23, no. 4, pp. 271-6, DOI:10.1590/1807-1929/agriambi.v23n4p271-276.

Freitas, R.M.O., Dombrosk, I.J.L.I., Freitas, F.C.L., Nogueira, N.W. & Pinto, J.R.S. 2014, 'Crescimento de feijão-caupi sob efeito de veranico nos sistemas de plantio direto e convencional', Bioscience Journal, vol. 30, no. 2, pp. 393-401, viewed 19 January 2019, <https://seer.ufu.br/index.php/biosciencejournal/article/view/17982>.

Freitas, R.M.O., Dombroski, J.L.D., De Freitas, F.C.L., Nogueira, N.W. & De Souza Pinto, J.R. 2017, 'Respostas fisiológicas de feijão-caupi sob estresse hídrico e reidratação em plantio direto e convencional', Revista Caatinga, vol. 30, no. 3, pp. 559-67, DOI:10.1590/1983-21252017v30n303rc.

Frota, K.D.M.G., Soares, R.A.M. & Arêas, J.A.G. 2008, 'Composição química do feijão caupi (Vigna unguiculata L. Walp.), cultivar BRS- Milênio', Ciência e Tecnologia de Alimentos, vol. 28, no. 2, pp. 470-6, DOI:10.1590/S0101-20612008000200031.

Gomes Júnior, F.A. 2018, 'Produtividade de variedades de mandioca em diferentes arranjos de plantio, épocas de colheita, fisiologia do estresse e déficit hídrico’, PhD Thesis, Universidade Federal do Recôncavo da Bahia. http://www.repositorio.ufrb.edu.br/handle/prefix/1025

Gonzaga, O.C.A. 2014, Feijão: O produtor pergunta, a Embrapa responde, 2nd edn, Embrapa Arroz e Feijão, Brasília.

Hammer, Ø. 2017, PAleontological STatistics Version 3.15. Reference manual, Natural History Museum, University of Oslo, Oslo.

Kanda, E.K., Senzanje, A. & Mabhaudhi, T. 2021, 'Coupling hydrus 2D/3D and AquaCrop models for simulation of water use in cowpea (vigna unguiculata (L.) walp)', in D.S.K. Ting & A. Vasel-Be-Hagh (eds), Sustaining tomorrow, Springer, Cham, pp. 53-63, DOI:10.1007/978-3-030-64715-5_4.

Leite, M.L. & Virgens Filho, J.S. 2004, 'Produção de matéria seca em plantas de caupi (Vigna unguiculata (L.) Walp) submetidas a déficits hídricos', Ciências Exatas e da Terra, Ciências Agrárias e Engenharias, vol. 10, no. 1, pp. 43-51, viewed 19 January 2019, <https://revistas.uepg.br/index.php/exatas/article/view/820>.

Libardi, P.L. 2005, Dinâmica da água no solo, Editora da Universidade de São Paulo, São Paulo.

Maia Júnior, S.D.O., De Andrade, J.R., De Andrade, L.R., Dos Santos, C.M., Dos Santos Silva, L.K., De Souza Medeiros, A. & Reis, L.S. 2019, 'Solarização e cobertura morta no solo sobre a infestação de plantas daninhas no feijão-caupi (Vigna unguiculata)', Revista de Ciências Agroveterinárias, vol. 18, no. 4, pp. 466-73, DOI:10.5965/223811711832019466.

MAPA − Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento 2019, Boletim da safra de grãos, viewed 19 January 2019, <https://www.conab.gov.r/info-agro/safras/graos/boletim-da-safra-de-graos>.

Mota, C.S. & Cano, M.A.O. 2016, 'Matter accumulation and photosynthetic responses of macaw palm to cyclical drought', Revista Caatinga, vol. 29, no. 4, pp. 850-8, DOI:10.1590/1983-21252016v29n409rc.

Mouhouche, B., Ruget, F. & Delécolle, R. 1998, 'Effects of water stress applied at different phenological phases on yield components of dwarf bean (Phaseolus vulgaris L.)', Agronomie, vol. 18, no. 3, pp. 197-205, DOI:10.1051/agro:19980303.

Oliveira, A.D.D., Fernandes, E.J. & Rodrigues, T.D.J. 2005, 'Condutância estomática como indicador de estresse hídrico em Feijão', Engenharia Agrícola, vol. 25, no. 1, pp. 86-95, DOI:10.1590/S0100-69162005000100010.

Oliveira, G.A., Araújo, W.F., Cruz, P.L.S., Silva, W.L.M. & Ferreira, G.B. 2011, 'Resposta do feijão-caupi as lâminas de irrigação e as doses de fósforo no cerrado de Roraima', Revista Ciência Agronômica, vol. 42, no. 4, pp. 872-82, DOI:10.1590/S1806-66902011000400008.

Oliveira, T.F. 2017, 'Produtividade e qualidade do repolho influenciadas pela adubação potássica e modelagem da recomendação de nutrientes para a cultura', Master Dissertation, Universidade Federal de Viçosa Campus Rio Paranaíba, viewed 19 January 2019, <https://www.locus.ufv.br/handle/123456789/11533>.

Rocha, V.Z., De Sousa Ferreira, A., Leite, B.N., Ferreira, C.C., Pinto, K.G.D., Pinheiro, S.C. & Albertino, S.M.F. 2020, 'Dead cover and agronomic characteristics of cowpea', Journal of Agricultural Science, vol. 12, pp. 175-80, DOI:10.5539/jas.v12n10p175.

Santos, D.P. & Lima, L.K.S. 2015, 'Avaliação agronômica de variedades de feijão-caupi em cultivo de sequeiro no município de Coremas-PB', Revista Verde, vol. 10, no. 1, pp. 218-22, DOI:10.18378/rvads.v10i1.2950.

Santos, J.F., Grangeiro, J.I.T., Brito, L.M.P., Oliveira, M.M. & Oliveira, M.E.C. 2009, 'Novas variedades de caupi para a microrregião do Brejo Paraibano', Tecnologia & Ciência Agropecuária, vol. 3, no. 3, pp. 7-12.

Santos, P.L.S. 2016, 'Respostas Fisiológicas do Feijão-caupi submetidos a restrição hídrica e aplicação de óxido de cálcio sobre as folhas', Master Dissertation, Universidade Federal de Sergipe, viewed 19 January 2019, <https://ri.ufs.br/handle/riufs/3026>.

Santos, S.R.Q., Amaral Cunha, A.P.M. & Ribeiro-Neto, G.G. 2019, 'Avaliação de dados de precipitação para o monitoramento do padrão espaço-temporal da seca no Nordeste do Brasil', Revista Brasileira de Climatologia, vol. 25, no. 15, pp. 80-100, DOI:10.5380/abclima.v25i0.62018.

Silva, J.A. & Neves, J.A. 2011, 'Produção de feijão-caupi semi-prostrado em cultivos de sequeiro e irrigado', Revista Brasileira de Ciências Agrárias, vol. 6, no. 1, pp. 29-36, DOI:10.5039/agraria.v6i1a748.

Silva, V.P.R., Campos, J.H., Silva, M.T. & Azevedo, P.V. 2010, 'Impact of global warming on cowpea bean cultivation in northeastern Brazil', Agricultural Water Management, vol. 97, no. 11, pp. 1760-8, DOI:10.1016/j.agwat.2010.06.006.

Sinclair, T.R. 1998, 'Historical changes in harvest index and crop nitrogen accumulation', Crop Science, vol. 38, no. 3, pp. 638-43, DOI:10.2135/cropsci1998.0011183X003800030002x.

Downloads

Published

2023-03-23

Issue

Section

Environmental Sciences