Metabolic, nutritional and production aspects of Brachiaria and Panicum cultivars aiming nitrogen use efficiency

O melhor entendimento sobre os aspectos metabólicos, nutricionais e produtivos das gramíneas forrageiras quanto ao uso do nitrogênio é necessário para aumentar a eficiência de uso do nutriente e para a sustentabilidade da produção pecuária. Com isso, objetivou-se analisar alguns cultivares de gramíneas forrageiras utilizados em pastagens no Brasil, quanto a: I) modificações morfológicas e produtivas da parte aérea e das raízes; II) formas de partição do nitrogênio absorvido para melhorar a eficiência de uso do nitrogênio e III) forma de assimilação do nitrogênio absorvido, sendo avaliados pelas variáveis: produção de massa seca, números de folhas e perfilhos, área foliar, concentração e conteúdos de nitrogênio total, nitrato e amônio, eficiência de uso do nitrogênio, atividades das enzimas nitrato redutase e glutamina sintetase e concentração de aminoácidos livres totais na parte aérea e nas raízes dessas gramíneas, quando submetidas a alta e baixa dose de nitrogênio. Na baixa dose de nitrogênio os cultivares Marandu, Xaraés, Piatã, Basilisk e Mombaça mantiveram o número de perfilhos constante e diminuíram o número de folhas e a área foliar, enquanto o cultivar Tanzânia manteve o número de perfilhos e área foliar constantes e reduziu o número de folhas e os cultivares Aruana e Massai aumentaram o número de perfilhos e de folhas e reduziram a área foliar. A baixa dose de nitrogênio resultou em proporções da massa seca da parte aérea e das raízes distintas entre os cultivares quando comparada à alta dose de nitrogênio, favorecendo o crescimento das raízes. Os cultivares estudados modificaram a partição de nitrogênio, nitrato e amônio da parte aérea e raízes, quando em alto e baixo suprimento de nitrogênio. Essas diferenças refletiram na mais alta eficiência de uso do nitrogênio pelos cultivares Mombaça e Tanzânia. A assimilação do nitrato ocorreu principalmente na parte aérea desses capins. Os cultivares Mombaça e Aruana apresentaram elevadas atividades da enzima nitrato redutase nas folhas diagnósticas. A atividade da enzima glutamina sintetase nas folhas diagnósticas foi mais elevada nos cultivares de Panicum. A concentração de amônio nas raízes foi mais alta nos cultivares Piatã e Xaraés, na baixa dose de nitrogênio, e nos capins Aruana e Mombaça, na dose alta de nitrogênio. A concentração de aminoácidos totais nas folhas diagnósticas foi mais elevada nos cultivares de Panicum, quando submetidos à alta dose de nitrogênio, enquanto nas raízes foi maior nos cultivares de Brachiaria, nas duas doses de nitrogênio.A better understanding of the metabolic, nutritional and production aspects of nitrogen use by grasses are needed to increase nutrient use efficiency and livestock production sustainability. Thus, this study aimed to analyze some forage grasses cultivars used in Brazilian pastures, for: i) morphological and production changes in shoots and roots; II) absorbed nitrogen partition to improve nitrogen use efficiency and III) nitrogen assimilation, evaluated by the variables: dry matter production, number of leaves and tillers, leaf area, concentration and content of total nitrogen, nitrate and ammonium, nitrogen use efficiency, nitrate reductase and glutamine synthetase activities and free amino acids concentration in shoots and roots of these grasses, when supplied with high and low nitrogen rates. At low nitrogen rate, Marandu, Xaraés, Piatã, Basilisk and Mombaça cultivars kept the number of tillers constant and decreased the number of leaves and leaf area, while Tanzânia cultivar kept the number of tillers and leaf area constant and reduced the number of leaves, and Aruana and Massai cultivars increased the number of tillers and leaves and reduced leaf area. The low nitrogen rate resulted in different shoots to roots proportions among cultivars when compared to the higher nitrogen rate, which favored roots growth. The cultivars changed the partition of nitrogen, nitrate and ammonium between roots and shoots, in both nitrogen rates. These differences reflect the higher nitrogen use efficiency by Mombaça and Tanzânia cultivars. The nitrate assimilation occurred mainly in the shoots of these grasses. Mombaça and Aruana cultivars showed high nitrate reductase activity in diagnostic leaves. The glutamine synthetase activity in diagnostic leaves was higher in Panicum cultivars. Ammonium concentration in the roots was high in Piatã and Xaraés, at low nitrogen rate, and Aruana and Mombaça grasses, at high nitrogen rate. The total amino acids concentration in diagnostic leaves was higher in Panicum cultivars than in Brachiaria cultivars, when high nitrogen rate was supplied, whereas Brachiaria cultivars had this concentration high in the roots, at the two nitrogen rates