WATER STRESS IN MODERN UPLAND RICE CULTIVARS: A MULTIVARIATE STUDY BETWEEN PHYSIOLOGICAL TRAITS AND YIELD

Abstract

WATER STRESS IN MODERN UPLAND RICE CULTIVARS: A MULTIVARIATE STUDY BETWEEN PHYSIOLOGICAL TRAITS AND YIELD

CARLOS ALBERTO QUILOANGO-CHIMARRO1; RUBENS DUARTE COELHO1; JÉFFERSON DE OLIVEIRA COSTA2; ALICE DA SILVA GUNDIM¹ AND ALEXANDRE BRYAN HEINEMANN³

¹Biosystems Engineering, University of São Paulo–ESALQ/USP, Av. Pádua Dias, 11, São Dimas, 13418-900, Piracicaba, SP, Brazil, e-mail: caquiloango@usp.br; rdcoelho@usp.br; alice.gundim@usp.br

²Minas Gerais Agricultural Research Agency/EPAMIG, Experimental Field of Gorutuba, 39525-000, Nova Porteirinha, MG, Brazil. e-mail: costajo@alumni.usp.br

³EMBRAPA Rice and Beans, 75375-000, Santo Antônio de Goiás, GO, Brazil. e-mail: alexandre.heinemann@embrapa.br

*This article originates from the master's dissertation of the primary author.

1 ABSTRACT

Water stress negatively affects upland rice production. The objective of this study was to identify physiological traits that could depict yield responses under water stress conditions. Three modern upland rice cultivars (C): BRS A501 CL (C1), BRS Esmeralda (C2) and BRS Serra Dourada (C3) were subjected to three water availability levels (W): Control (100% of the field capacity throughout the growing cycle) and 70 and 40% of the water applied to the control during flowering. Yield, spikelet sterility, and 1000-grain weight were influenced by the water availability level (p < 0.05), whereas for the cultivar, only 1000-grain weight was significant. The W × C interaction was not significant for the analyzed yield components. Multivariate analysis revealed that well-irrigated plants were positively associated with grain yield and gas exchange traits, whereas the 40% water availability level was highly related to spikelet sterility and the crop water stress index. The best-fitted model for grain yield was obtained using photosynthesis, stomatal conductance, and transpiration (R² = 0.76). Thus, physiological parameters can be used to explain the variations in upland rice yield under water stress.

Keywords: Oryza sativa, drought, multiple linear regression.

QUILOANGO-CHIMARRO, C. A.; COELHO, R. D.; COSTA, J. O.; GUNDIM, A. S.; HEINEMANN, A. B.

ESTRESSE HÍDRICO EM CULTIVARES MODERNOS DE ARROZ DE TERRAS ALTAS: UM ESTUDO MULTIVARIADO ENTRE VARIÁVEIS FISIOLÓGICAS E DE RENDIMENTO

2 RESUMO

O estresse hídrico afeta negativamente a produção do arroz de terras altas. O objetivo deste estudo foi identificar variáveis fisiológicas que representem as respostas de rendimento em condições de estresse hídrico. Três cultivares modernos de arroz de terras altas (C): BRS A501 CL (C1), BRS Esmeralda (C2) e BRS Serra Dourada (C3) foram submetidos a três níveis de disponibilidade de água (W): Controle (100% da capacidade do campo durante todo o ciclo de cultivo) e 70 e 40% da água aplicada ao controle durante a floração. O rendimento, a esterilidade das espiguetas e o peso de 1000 grãos foram influenciados pelo nível de disponibilidade de água (p < 0,05), enquanto que para a cultivar, apenas o peso de 1000 grãos foi significativo. A interação W × C não foi significativa para os componentes de rendimento analisados. A análise multivariada revelou que as plantas bem irrigadas estiveram positivamente associadas ao rendimento dos grãos e às trocas gasosas, enquanto que o nível de 40% de disponibilidade de água esteve altamente relacionado com a esterilidade das espiguetas e o índice de estresse hídrico da cultura. O modelo mais adequado para o rendimento de grãos foi obtido utilizando fotossíntese, condutância estomática e transpiração (R² = 0,76). Assim, os parâmetros fisiológicos podem ser utilizados para explicar as variações no rendimento do arroz em terras altas sob estresse hídrico.

Palavras-chave: Oryza sativa, seca, regressão linear múltipla.