Impact of nitrogen concentration variability in sugar beet plant organs throughout the growing season on dry matter accumulation patterns

• Autorzy: Grzebisz W. , Peplinski K. , Szczepaniak W. , Barlog P. , Cyna K.

Warianty tytułu

PL

Wpływ zmienności koncentracji azotu w częściach buraka cukrowego w okresie wegetacji na wzorce akumulacji suchej masy

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Nitrogen concentration (Nc) in leaves, in each stage of sugar beet development, is the major factor stimulating the accumulation of dry matter in leaves, which in turn affects the dry matter concentration in storage roots and, consequently, determines sugar beet yields. This thesis was verified based on the data obtained from a static field experiment conducted in 2001-2003, with eight fertilizing variants: without nitrogen (absolute control, PK), without one of the main nutrients (KN, PN), with a reduced amount of phosphorus and potassium (N + 25% PK, N + 50% PK) and the recommended amount of all basic nutrients (NPK, NP*K, P* – P in the form of PAPR). Nitrogen concentrations in leaves and storage roots of sugar beet tended to decline during the growing season, but the former tendency adhered to a linear-plateau model while the latter corresponded to an exponential one. This discrepancy, revealed in the second part of the season, can be considered as an indicator of a high yield of storage roots, especially in years favorable for sugar beet vegetation. The growth analysis allowed us to determine the time and the maximum rate of canopy and storage root growth during the season. Irrespective of the fertilizing variant, both organs of sugar beet reached the maximum rate of growth from 92 to 113 day after sowing (DAS). Plants grown under conditions of ample water and nutrient supply (2001) reached a three-fold higher rate of leaf growth than in dry years (2002, 2003). The storage root showed much smaller differences in the absolute rate of growth. However, the effect of fertilizing variants was stronger, especially from 92 DAS onwards. Trends of the relative growth rate for each of the two tested plant organs were very similar. The highest growth rate for both organs occurred in early stages of sugar beet development and then progressively declined. Nevertheless, only this growth parameter responded significantly during the season to the variability of Nc in both sugar beet organs. The relationships showed that sugar beet plants could compensate the dry matter growth rate during early stages of sugar beet development, especially in years favorable for sugar beet growth. The impact of nitrogen concentrations in leaves on the relative storage root growth dynamics was curvilinear in 2001 but linear in the other years, i.e., the ones when droughts were frequent. At the same time, the relationship between Nc and storage root fraction was always linear. This type of a relationship clearly demonstrates the natural conservatism of the storage root to its variable nitrogen concentration during the growing season.

PL

Koncentracja azotu w liściach buraka cukrowego w każdej fazie rozwoju rośliny jest głównym czynnikiem wpływającym na tempo akumulacji suchej masy liści, tym samym na koncentrację składnika w korzeniu spichrzowym, a w konsekwencji kształtującym dynamikę jego wzrostu. Tak sformułowana teza została zweryfikowana na podstawie danych uzyskanych w doświadczeniu polowym, statycznym, prowadzonym w latach 2001-2003, z ośmioma wariantami nawozowymi: bez azotu (kontrola absolutna, PK), bez jednego głównego makroskładnika (NK, NP), ze zredukowana dawką P i K (N + 25% PK; N + 50% PK) oraz z zalecaną dawką składników (NPK, NP*K, P* — P w nawozie fosforowym, tzw. wzbogaconym). W okresie wegetacji zawartość azotu w liściach i korzeniu spichrzowym buraka wykazywała trendy spadkowe, lecz ujawniające się odmiennie, odpowiednio jako model liniowo-plateau i potęgowy. Niezgodność ta, pojawiająca się w drugiej części sezonu, może być traktowana jako wskaźnik dużego plonu korzeni, zwłaszcza w latach optymalnych dla wegetacji buraka cukrowego. Zastosowana analiza wzrostowa pozwoliła określić termin i wartość maksymalnej szybkości wzrostu liści i korzeni w okresie wegetacji. Niezależnie od wariantu nawozowego, maksymalne wartości wzrostu obu organów wystąpiły w okresie od 92. do 113. dnia od siewu. Buraki cukrowe rosnące w warunkach optymalnego zaopatrzenia w wodę (2001) osiągnęły 3-krotnie większą szybkość wzrostu liści niż w latach z suszą (2002, 2003). W korzeniach spichrzowych wykazano znacznie mniejsze różnice wskaźnika, jakim jest absolutna szybkości wzrostu. Jednakże ujawnił się dużo większy wpływ wariantów nawozowych, zwłaszcza w drugiej części sezonu wegetacyjnego. Trendy przyrostu suchej masy, rozpatrywane oddzielnie dla obu organów buraka, były bardzo podobne. Maksymalne wartości wystąpiły w początkowym okresie wegetacji, podlegając następnie stopniowemu spadkowi. Jednakże tylko ten wskaźnik wzrostu wykazał istotny związek z koncentracją azotu w obu częściach buraka cukrowego. Zależności korelacyjne wykazały, że rośliny były w stanie kompensować szybkość wzrostu w początkowym okresie wegetacji, zwłaszcza w roku o optymalnym przebiegu pogody (2001). Wpływ koncentracji azotu w liściach na względną dynamikę wzrostu masy korzenia spichrzowego okazał się krzywoliniowy w roku 2001 i prostoliniowy w pozostałych latach (z częstymi suszami). Natomiast relacje między koncentracją azotu w korzeniu spichrzowym i jego udziałem w biomasie całkowitej buraka były zawsze liniowe. Ten model relacji podkreśla naturalny konserwatyzm korzenia spichrzowego w reakcji na zmienną koncentrację azotu w tej części rośliny w okresie wegetacji.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Journal of Elementology
• Rocznik: 2012
• Tom: 17
• Numer: 3
• Opis fizyczny: p.389-407,fig.,ref.

Twórcy

autor

Grzebisz W.

• Chair of Agricultural Chemistry and Environmental Biogeochemistry, Poznan University of Life Sciences, Wojska Polskiego 71F street, 60-625, Poznan, Poland

autor

Peplinski K.

• Chair of Agricultural Chemistry and Environmental Biogeochemistry, Poznan University of of Life Sciences, Poznan, Poland

autor

Szczepaniak W.

• Chair of Agricultural Chemistry and Environmental Biogeochemistry, Poznan University of of Life Sciences, Poznan, Poland

autor

Barlog P.

• Chair of Agricultural Chemistry and Environmental Biogeochemistry, Poznan University of of Life Sciences, Poznan, Poland

autor

Cyna K.

• Chair of Agricultural Chemistry and Environmental Biogeochemistry, Poznan University of of Life Sciences, Poznan, Poland

Bibliografia

• Boiffin J., Durr C., Fleury A., Marin-Lafleche A., Maillet I. 1992. Analysis of the variability of sugar beet (Beta vulgaris L) growth during the early stages. I. Influence of various conditions on crop establishment. Agronomie, 12: 515: 525.
• Cakmak I., Kirkby E. 2008. Role of potassium nutrition in growth and stress tolerance. Physiol. Plant., V 133(4): 692-704.
• FAOSTAT. Available online at: http://faostat.fao.org/default.aspx. (Verified 2011.12.28).
• Freckleton R., Watkinson A., Weeb D., Thomas T. 1999. Yield of sugar in relation to weather and nutrients. Agr. Forest Meteorol., 93: 39-51.
• Grzebisz W., Musolf R., Barłog P., Potarzycki J. 2002. Potassium fertilization, water shortages during vegetation and crop yielding variability, the case of sugar beet. Biul. IHAR, 222: 19-30.
• Herlichy M. 1992. Effects of N, P and K on yield and quality of sugar beet. Irish J. Agr. Food Res., 31, 35-49.
• Hills F.J., Winter S.R., Henderson D.W. 1990. Sugarbeet. In: Irrigation of agricultural crops. ASA-CSSA-SSSA - Agronomy Monograph, 30: 795-810.
• Hoffmann C. 2005. Changes in N composition of sugar beet varieties in response to increasing N supply. J. Agron. Crop Sci., 191: 138-145.
• Jongman R., Bunce R., Metzger R. 2006. Objectives and applications of a statistical environmental stratification of Europe. Landscape Ecol., 21, 409-419.
• Kenter C., Hoffmann C., Maerlaender B. 2006. Effects of weather variables on sugar beet yield development (Beta vulgaris L.). Eur. J. Agron., 24: 62-69.
• Malnou C., Jaggard K., Sparkes D. 2006. A canopy approach to nitrogen fertilizer recommendation for the sugar beet. Eur. J. Agron., 25: 254-263.
• Milford G., Armstrong M., Jarvis P., Houghton B., Bellet-travers D., Jones J., Leigh R. 2000. Effect of potassium fertilizer on yield, quality and potassium off-take of sugar beet crops grown on soils of different potassium status. J. Agr. Sci., Cambridge, 135: 1-10.
• Olesen J., Trnka M., Kersebaum K. 2011. Impacts and adaptation of European crop production systems to climate change. Eur. J. Agron., 34: 96-112.
• Regulation of the Minister for Environmental Protection of 23 December 2002 on criteria for determination of water bodies sensitive to nitrogen compound contamination from agricultural sources. Dz.U. Nr 241, poz. 2093. (in Polish)
• Supit I., Van Diepen C., De Wit A. 2010. Recent changes in the climatic yield potential of various crops in Europe. Agr. Syst., 103: 683-694.
• Werker R., Jaggard K., Allison M. 1999. Modelling partitioning between structure and storage in sugar beet: effects of drought and soil nitrogen. Plant Soil, 207: 97-106.

Uwagi

PL

Rekord w opracowaniu