Response of the common bean (Phaseolus vulgaris L.) to Rhizobium inoculation and nitrogen fertilization

Abstract

Common bean (Phaseolus vulgaris L.) producers need to use bean lines with improved nitrogen (N) use efficiency to decrease production costs. The goal of this thesis was to identify bean lines adapted to soils with low N availability. Four field experiments were conducted at the Isabela Substation in northwestern Puerto Rico on an Oxisol of the Coto series (very-fine Kaolinitic Isohyperthermic Typic Eutrustox). In the first experiment ninety-six bean lines were evaluated for yield and nodulation score in February 2007. Randomized Complete Block (RCB) experimental designs with 6 replications were used. Fertilization was 50 kg ha-1 as N, P2O5, and K2O. Inoculation of 2.5 kg ha-1 of Rhizobium leguminosarum biovar phaseoli inoculant was applied at planting at a rate of 3 g of inoculant per 3.8 L of water. Nodulation scores were determined using the CIAT 1-9 scale where 1 = > 80 nodules and 9 = < 10 nodules plant-1. Small red and black bean lines had the best nodulation scores and seed yields. The second and third field experiments were planted in June and October 2007. A split plot arrangement in a RCB design with 5 replications was used for both experiments. Whole plots were two N levels (0 and 25 kg ha-1) and sub-plots were the best 38 bean lines selected from previous experiments. Lines with the best nodulation scores in the June 2007 field experiment were: Salagnac 90A (2.7), Arroyo Loro Negro (2.8) and PR 0427-7 (3.5). In general, the best nodulation scores were observed in the low N plots (0 kg ha-1). There was a significant (p<0.05) and positive correlation (r=0.38) between the June 2007 nodulation scores and plant vigor scores from the October 2007 field experiment, which had a severe amount of root rot. A fourth field experiment was planted under low N conditions in January 2008 using a RCB design with 5 replications. The lines with the best nodulation scores at 67 days after planting were: OAC Rico and PR 0427-7 with scores of 1.7 and 4.7, respectively. Lines PR 0340-3-3-1, PR 0443-151, and VAX 3, produced the greatest seed yields in the second and fourth field experiments.

Los productores de habichuela (Phaseolus vulgaris L.) necesitan de variedades que puedan utilizar el N del suelo con mayor eficiencia para reducir los costos de producción. El objetivo de esta tesis es identificar líneas de habichuelas que puedan adaptarse a condiciones de bajo N en el suelo. Cuatro experimentos fueron realizados en la Subestación Experimental de Isabela de la Universidad de Puerto Rico. El suelo era un Oxisol de la serie Coto (very-fine Kaolinitic Isohyperthermic Typic Eutrustox). En el primer experimento se evaluaron 96 líneas de habichuelas en febrero de 2007. El diseño fue en bloques completos aleatorizados (DBCA) con 6 repeticiones. Se fertilizó a razón de 50 kg ha-1 de N, P2O5 y K2O. La inoculación de 2.5 kg ha-1 del inoculante Rhizobium leguminosarum biovar phaseoli fue al momento de la siembra a razón de 3 g de inoculante por 3.8 L de agua. Se midió la nodulación a través de una escala del 1- 9 del CIAT donde 1 = > 80 nódulos planta-1 y 9 = < 10 nódulos planta-1. Las líneas rojo pequeño y negro fueron relativamente mejores en nodulación y rendimiento. El segundo y tercer experimentos fueron sembrados en Junio y Octubre de 2007. Para ambos experimentos, el diseño fue un DBCA en parcelas divididas con 5 repeticiones. Las parcelas completas fueron dos niveles de N (0 y 25 kg ha-1) y las sub-parcelas fueron 38 líneas de habichuela seleccionadas de experimentos anteriores. En el experimento de Junio 2007, Salagnac 90A (2.7), Arroyo Loro Negro (2.8) y PR0427-7 (3.5) fueron las mejores líneas con buen valor de nodulación. El mejor valor de nodulación fue en 0 kg N ha-1. Hubo una correlación significativa (p<0.05) y positiva (r=0.38) entre el valor de nodulación en junio de 2007 y el valor del vigor de planta en octubre de 2007 (experimento que fue severamente afectado por una pudrición de raíz). El cuarto experimento fue sembrado en enero de 2008. Las condiciones fueron a un nivel bajo de N en el suelo en un diseño DBCA con 5 repeticiones. Las líneas con el mejor valor de nodulación a los 67 días después de siembra fueron: OAC Rico y PR 0427-7 con 1.7 y 4.7, respectivamente. Las líneas PR 0340-3-3-1, PR 0443-151 y VAX 3 produjeron el mejor rendimiento en el segundo y cuarto experimento.