The impact of drought stress on the yields and food value of selected forage grasses

• Autorzy: Staniak M.

Warianty tytułu

PL

Wpływ stresu na plonowanie i wartość pokarmową wybranych traw pastewnych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of the study was to compare yields and nutritional value of selected species and cultivars of forage grasses under the optimal moisture conditions and long-term drought stress. The regenerative capacity of plants after dehydration was also assessed. The pot experiment was conducted in years 2009-2010 in IUNG-PIB's greenhouse in Puławy, Poland. Nine cultivars of four species: Dactylis glom-erata ('Amera', 'Minora'), Festuca pratensis ('Skra', 'Fantazja'), Festulolium braunii ('Felopa', 'Agula, 'Sulino'), and Lolium multiflorum ('Gisel', 'Lotos') were investigated in well-watered conditions (70% field water capacity - FWC) and under a long-term drought stress (40% FWC). The study showed that stress caused by soil moisture deficiency significantly reduced yields of D. glomerata, F. pratensis, F. braunii, and L. multiflorum. The total yield of dry matter under stress conditions was about 31% lower, compared to the performance achieved on the optimally moisturized treatment. The smallest reduction in dry matter yield under the conditions of water deficit was recorded for D. glomerata, which makes it the most resistant to stress, followed by F. pratensis. The resistance of F. braunii and L. multiflorum to stress was similar and significantly lower. There was a various response of different grasses to the water stress. On the basis of the value of the DSI (drought susceptibility index), the tested cultivars were ranked depending on the sensitivity to drought, starting with the most resistant cultivar: 'Minora', 'Skra', 'Fantazja', 'Amera', 'Sulino', 'Agula, 'Gisel, 'Lotos', and 'Felopa'. The digestibility of dry matter and nutrient value of the grasses depended on both the level of soil moisture and grass species. Under the water stress, the digestibility and protein value increased compared to the control objects. Lolium multiflorum and F. braunii had the best nutritional value, while D. glomerata - the weakest.

PL

Celem badań było porównanie plonowania oraz wartości pokarmowej wybranych gatunków i odmian traw pastewnych w optymalnych warunkach wilgotnościowych i podczas długotrwałego stresu suszy. Oceniano również zdolność regeneracji roślin po odwodnieniu. Doświadczenie wazonowe przeprowadzono w latach 2009-2010 w szklarni IUNG - PIB w Puławach (Polska). W badaniach uwzględniono dziewięć odmian należących do czterech gatunków traw: Dactylis glomerata ('Amera', 'Minora'), Festuca pratensis ('Skra', 'Fantazja'), Festulolium braunii ('Felopa', 'Agula', 'Sulino') i Lolium multiflorum ('Gisel, 'Lotos'). Zastosowano dwa poziomy wilgotności gleby: 70% ppw (wilgotność optymalna) i 40% ppw (długotrwały stres suszy). Badania wykazały, że stres wywołany niedoborem wilgoci w glebie istotnie ogranicza plony D. glomerata, F. pratensis, F. braunii i L. multiflorum. Łączny plon suchej masy traw w warunkach stresu był średnio o 31% mniejszy w porównaniu do wydajności osiągniętej na obiektach optymalnie uwilgotnionych. Najmniejszą redukcją plonu suchej masy w warunkach niedoboru wody w glebie, a tym samym, największą odpornością na stres posiada D. glomerata. W niewielkim stopniu ustępowała jej F pratensis. Odporność L. multiflorum i F. braunii na stres była podobna i istotnie mniejsza niż pozostałych gatunków. Wykazano zróżnicowanie odmianowe traw w reakcji na niedobór wody w glebie. Na podstawie wartości wskaźnika DSI (drought susceptibility index) uszeregowano badane odmiany pod kątem wrażliwości na suszę, poczynając od odmiany najbardziej odpornej: 'Minora, 'Skra, 'Fantazja, 'Amera', 'Sulino', 'Agula', 'Gisel, 'Lotos' i 'Felopa'. Strawność suchej masy i wartość pokarmowa roślin uzależniona była od poziomu wilgotności gleby oraz gatunku trawy. W warunkach stresu wodnego strawność oraz wartość białkowa przyjmowały wyższe wartości, w porównaniu do obiektów kontrolnych. Najlepszą wartością pokarmową cechowały się L. multiflorum i F braunii, natomiast najsłabszą - D. glomerata.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Agrobotanica
• Rocznik: 2016
• Tom: 69
• Numer: 2
• Opis fizyczny: Article 1663 [12p.], fig.,ref.

Twórcy

autor

Staniak M.

• Department of Forage Crop Production, Institute of Soil Science and Plant Cultivation – State Research Institute, Czartoryskich 8, 24-100 Pulawy, Poland

Bibliografia

• 1. Górski T, Kozyra J, Doroszewski A. Field crop losses in Poland due to extreme weather conditions: case studies. In: Liszewski S, editor. The influence of extreme phenomena on the natural environment and human living conditions. Łodź: Łódzkie Towarzystwo Naukowe; 2008. p. 35-49
• 2. Bąk B, Łabędzki L. Assessing drought severity with the relative precipitation index (RPI) and the standardised precipitation index (SPI). Journal of Water and Land Development. 2002;6:89-105.
• 3. Bąk B, Łabędzki L. Modification of standardized precipitation index SPI for drought monitoring in Poland. In: Meteorological services' tasks in NATO operations, missions and exercises. 5th Intern Symp Military Meteorology; 2003 Sep 29 - Oct 2; Poznań, Poland. Warsaw; Military Technical Academy; 2003. p. 15-22.
• 4. Lorenc H, Ceran M, Mierkiewicz M, Sasim M, Wita A. Susza w Polsce - 2006 rok (przyczyny, nasilenie, zasięg, wnioski na przyszłość). Warszawa: Raport Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej; 2006.
• 5. Doroszewski A, Jóźwicki T, Wróblewska E, Kozyra J. Susza rolnicza w Polsce w latach 1961-2010. Puławy: Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa - Państwowy Instytut Badawczy; 2014.
• 6. Doroszewski A, Jadczyszyn J, Kozyra J, Pudełko R, Stuczyński T, Mizak K, et al. Podstawy systemu monitoringu suszy rolniczej. Woda - Środowisko - Obszary Wiejskie. 2012;12,2(38):77-91.
• 7. Thomas H. Diversity between and within temperate forage grass species in drought resistance, water use and related physiological responses. Asp Appl Biol. 1994;38:47-55.
• 8. Łabędzki L. Susze i powodzie - zagrożenia dla rolnictwa. In: Mioduszewski W, editor. Woda w krajobrazie rolniczym. Falenty: Wydawnictwo Instytutu Melioracji i Użytków Zielonych; 2006. p. 29-43. (Woda, Środowisko, Obszary Wiejskie, Rozprawy Naukowe i Monografie; vol 18).
• 9. Dziadczyk P. Genetyczne uwarunkowanie tolerancji na stresy abiotyczne u roślin. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych. 2002;481:49-60.
• 10. Chaves MM, Oliveira MM. Mechanisms underlying plant resilience to water deficits: prospects for water-saving agriculture. J Exp Bot. 2004;407:2365-2379. http://dx.doi. org/10.1093/jxb/erh269
• 11. Madziar Z, Latanowicz M. Produktywność i zawartość składników pokarmowych w wybranych odmianach traw pastewnych uprawianych w warunkach wazonowych przy zróżnicowanej wilgotności gleby. Prace Komisji Nauk Rolniczych i Komisji Nauk Leśnych. Poznańskie Towarzystwo Przyjaciół Nauk. 1996;81:129-135.
• 12. Olszewska M. Reakcja odmian kostrzewy łąkowej (Festuca pratensis HUDS.) i tymotki łąkowej (Phleum pratense L.) uprawianych na glebie organicznej na niedobór wody. Acta Scientiarum Polonorum, Agricultura. 2009;8(1):37-46.
• 13. Staniak M. Reakcja wybranych gatunków i odmian traw pastewnych na niedobór wody w glebie. Puławy: Dział Upowszechniania i Wydawnictw IUNG-PIB; 2013. (Monografie i Rozprawy Naukowe; vol 38).
• 14. Jurkowska H, Rogóż A, Wojciechowicz T. The content of mineral components in plants as depends on soil moisture content. Part I. Macroelements. Acta Agraria et Silvestria, Agraria. 1993;30(1):29-35.
• 15. Soil Science Society of America. Glossary of soil science terms 2008. Madison, WI: Soil Science Society of America; 2008.
• 16. Fischer RA, Maurer R. Drought resistance in spring wheat cultivars. I. Grain yield response. Aust J Agric Res. 1978;29:897-907.
• 17. Dobrowolska D, editor. Normy żywienia bydła, owiec i kóz: wartość pokarmowa pasz dla przeżuwaczy. 2nd ed. Kraków: Instytut Zootechniki; 2001.
• 18. Olszewska M, Grzegorczyk S, Olszewski J, Bałuch-Małecka A. Porównanie reakcji wybranych gatunków traw na stres wodny. Łąkarstwo w Polsce. 2010;13:127-136.
• 19. Rumasz-Rudnicka E. Wpływ nawadniania i nawożenia azotem na asymilację i transpirację życicy westerwoldzkiej. Acta Agrophysica. 2010;15(2):395-408.
• 20. Norris B, Thomas H. Recovery of ryegrass species from drought. J Agric Sci. 1982;98:623-628. http://dx.doi.org/10.1017/S0021859600054411
• 21. Staniak M. Plonowanie i wartość pokarmowa Festulolium braunii odmiany Felopa w zależności od terminu zbioru pierwszego pokosu. I. Plon i wybrane element jego struktury. Pamiętnik Puławski. 2004;137:117-131.
• 22. Wilman D, Gao Y, Leitch MH. Some differences between eight grasses within the Lolium-Festuca complex when grown in conditions of severe water shortage. Grass Forage Sci. 1998;53:57-65. http://dx.doi.org/10.1046/j.1365-2494.1998.00106.x
• 23. Łyszczarz R, Zimmer-Grajewska M, Sikorra J. Wpływ terminu zbioru pierwszego odrostu na plonowanie i wartość pokarmową wybranych odmian kostrzewy łąkowej, życicy trwałej i Festuloluim. Zeszyty Naukowe. Akademia Techniczno-Rolnicza w Bydgoszczy. Rolnictwo. 1999;220(44):185-193.
• 24. Borowiecki J. Plonowanie Festulolium odm. Felopa w siewie jednogatunkowym i w mieszankach z kupkówką. Pamiętnik Puławski. 2002;131:49-58.
• 25. Gutmane I, Adamovich A. Productivity and yield quality of Festulolium and Lolium xbou-cheanum varieties. Grassland Science in Europe. 2004;9:428-430.
• 26. Thomas H, Humphreys M. Progress and potential of interspecific hybrids of Lolium and Festuca. J Agric Sci. 1991;117:1-8. http://dx.doi.org/10.1017/S0021859600078916
• 27. Domański P, Jokś W. Festulolium cultivars - biological progress and its effect. Zeszyty Naukowe. Akademia Techniczno-Rolnicza w Bydgoszczy. Rolnictwo. 1999;220(44):87-94.
• 28. Volkman KM. Water stress in roots of wheat: effects on leaf growth. Aust J Plant Physiol. 1997;24:49-56.
• 29. Starck A. Mechanizmy integracji procesów fotosyntezy i dystrybucji biomasy w niekorzystnych warunkach środowiska. Zeszyty Problemowe Postepow Nauk Rolniczych. 2002;481:113-123.
• 30. Goliński P. Aktualne trendy w technologiach produkcji roślinnych surowców paszowych. Pamiętnik Puławski. 2008;147:67-82.
• 31. Szoszkiewicz J, Madziar Z, Zbierska J. Wpływ wilgotności gleby na produktywność i skład chemiczny wybranych odmian traw pastewnych. Roczniki Akademii Rolniczej w Poznaniu. 1991;224:123-134.
• 32. Olszewska M. Response of cultivars of meadow fescue (Festuca pratensis HUDS.) and timothy (Phleum pratense L.) grown on organic soil to moisture deficiency. Acta Scientiarum Polonorum, Agricultura. 2009;8(1):37-46.
• 33. Olszewska M. Effect of water stress on physiological processes, leaf greenness (SPAD index) and dry matter yield of Lolium perenne and Dactylis glomerata. Polish Journal of Natural Sciences. 2006;21(2):533-562.
• 34. Kochanowska-Bukowska Z. Reaction of selected orchard grass (Dactylis glomerata L.) cultivars to soil moisture. Electronic Journal of Polish Agricultural Universities. 2001;4(2):3.
• 35. Kemp DR, Culvenor RA. Improving the grazing and drought tolerance of temperate perennial grasses. New Zealand Journal of Agricultural Research. 1994;37:365-378. http:// dx.doi.org/10.1080/00288233.1994.9513074
• 36. Żurek G. Reakcja traw na niedobory wody - metody oceny i ich zastosowanie dla gatunków trawnikowych. Radzików: Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin; 2006. (Monografie i Rozprawy Naukowe; vol 25).
• 37. Volaire F. Seedling survival under drought differs between an annual (Hordeum vulgare) and perennial grass (Dactylis glomerata). New Phytol. 2003;160:501-510. http://dx.doi. org/10.1046/j.1469-8137.2003.00906.x
• 38. Munne-Bosch S, Alegre L. Die and let live: leaf senescence contributes to plant survival under drought stress. Funct Plant Biol. 2004;31:203-216. http://dx.doi.org/10.1071/ FP03236
• 39. Volaire F, Leliévre F. How can resistant genotypes of Dactylis glomerata L. survive severe Mediterranean summer drought? In: Ferchichi A, Ferchichi A, editors. Réhabilitation des paturages et des parcours en milieux méditerranéens. Saragosse: CIHEAM, Institut agronomique méditerranéen de Zaragoza; 2004. p. 145-148. (Cahiers Options Méditer-ranéennes; vol 62).
• 40. Carrow RN. Drought avoidance characteristic of diverse tall fescue cultivars. Crop Sci. 1996;36:371-377. http://dx.doi.org/10.2135/cropsci1996.0011183X003600020026x
• 41. Carrow RN. Drought resistance aspects of turfgrasses in the Southeast: root-shoot responses. Crop Sci. 1996;36:687-694. http://dx.doi.org/10.2135/cropsci1996.0011183X003 600030028x
• 42. Grudkowska M, Zagdańska B, Rybka Z. Odpornosc pszenicy jarej na susze glebowa w fazie kłoszenia. Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin. 2003;228:51-59.
• 43. Bahar B, Yildirim M. Heat and drought resistances criteria in spring bread wheat: drought resistance parameters. Scientific Research and Essays. 2010;5(13):1742-1745.
• 44. Trzaskoś M, Czyż H, Kitczak T, Michałkiewicz J. Zawartość białka i makroelementów we frakcjach runi łąk przymorskich na tle zróżnicowania siedlisk. Pamiętnik Puławski. 2001;125:147-157.
• 45. Zimont H, Pawlak T. Próba ustalenia wilgotności krytycznej dla traw na ciężkiej madzie żuławskiej. Roczniki Nauk Rolniczych, ser. F. 1978;79(4):79-94.

Identyfikatory

DOI

10.5586/aa.1663