Changes in yield, leaf area and fluorescence chlorophyll parameters of different forage grasses cultivars under drought stress

• Autorzy: Fariaszewska A. , Staniak M.

Warianty tytułu

PL

Zmiany w plonach, powierzchni liściowej oraz wskaźnikach fluorescencji chlorofilu u różnych odmian traw pastewnych w warunkach stresu suszy

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of the study was to assess the effects of water deficit on yield, leaf area and fluorescence chlorophyll parameters of forage grasses. The pot experiment was conducted in 2013 in IUNG-PIB’s greenhouse in Puławy. Nine cultivars of five species (Lolium perenne, Lolium multiflorum, Festuca pratensis, Festuca arundinacea and Festulolium braunii) were investigated in well-watered conditions (70% field water capacity) as well as in a short-term drought stress conditions (40% field water capacity). The study showed, that dry matter of yield, chlorophyll fluorescence parameters: quantum of photosynthetic yield efficiency (Fv/Fm ratio) and performance index (PI) and leaf area were significantly lower in drought stress than under well-watered conditions in all cultivars in each regrowth. The data demonstrated the highest yield decrease for F. arundunacea cv. Barolex in the first, for L. perenne cv. Melluck and Meltador in the second and for F. braunii cv. Felopa in the third regrowth. The hybrid F. braunii was characterized by the lowest yield reduction and PI parameter in first and second regrowth. Based on the yield average, short drought resistance of different species was in the following order: F. pratensis > F. braunii – L. multiflorum > F. arundinacea > L. perenne. There was a significant relationship between dry matter yield and leaf area, and also between dry matter yield and fluorescence chlorophyll parameters.

PL

Doświadczenie wazonowe przeprowadzono w 2013 roku w hali wegetacyjnej IUNG-PIB w Puławach. Celem badań była ocena wpływu niedoboru wody w glebie na plonowanie, wielkość powierzchni liściowej oraz wskaźniki fluorescencji chlorofilu u wybranych traw pastewnych. Dziewięć odmian traw należących do pięciu gatunków (Lolium perenne, Lolium multiflorum, Festuca pratensis, Festuca arundinacea i Festulolium braunii) testowano w optymalnych warunkach wilgotnościowych (70% ppw) i podczas krótkotrwałego stresu suszy (40% ppw). Badania wykazały, że wskaźniki fluorescencji chlorofilu: maksymalna wydajność kwantowa fotosystemu II (Fv/Fm) i wskaźnik witalności (PI), a także plon suchej masy i całkowita powierzchnia liściowa wszystkich badanych traw były istotnie niższe w warunkach stresu suszy niż przy optymalnym uwilgotnieniu gleby. Największy spadek plonu suchej masy zanotowano: w pierwszym odroście u F. arundunacea odm. Barolex, w drugim – u L. perenne odm. Melluck i Meltador, zaś w trzecim – u F. braunii odm. Felopa. Mieszaniec F. braunii charakteryzował się największą redukcją plonu suchej masy oraz najniższą wartością wskaźnika PI w pierwszym i drugim odroście. Na podstawie średniej straty plonów w warunkach stresu badane gatunki traw uszeregowano pod względem odporności na krótkotrwałą suszę w następującej kolejności: F. pratensis > F. braunii – L. multiflorum > F. arundinacea > L. perenne. Stwierdzono istotną zależność pomiędzy plonem suchej masy i powierzchnią liściową oraz pomiędzy plonem a wskaźnikami fluorescencji chlorofilu.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Scientiarum Polonorum. Agricultura
• Rocznik: 2015
• Tom: 14
• Numer: 4
• Opis fizyczny: p.27-38,fig.,ref.

Twórcy

autor

Fariaszewska A.

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

autor

Staniak M.

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

Bibliografia

• Araus J.L., Amaro T., Voltas J., Nakkoul H., Nachit M.M. (1998). Chlorophyll fluorescence as a selection criterion for grain yield in durum wheat under Mediterranean conditions. Field Crops Res., 55, 20-738.
• Baker N.R., Rosenqvist E. (2004). Applications of chlorophyll fluorescence can improve crop production strategies: an examination of future possibilities. J. Exp. Bot., 55, 1670-1621.
• Chaves M.M., Pereira J.S., Maroco J., Rodrigues M.L., Ricardo C.P., Osório M.L., Carvalho I., Faria T., Pinheiro C. (2002). How plants cope with water stress in the field. Photosynthesis and growth. Ann Bot., 89, 907-916.
• Chevea M.M., Oliveira M.M. (2004). Mechanisms underlying plant resilience to water deficit: prospects for water-saving agriculture. J. Exp. Bot., 407, 2365-2379.
• Clark A.J., Landolt W., Bucher J.B., Strasser R.J. (2000). Beech (Fagus sylvatica) response to ozone exposure assessed with a chlorophyll fluorescence performance index. Environ. Poll., 109, 501-507.
• Dziadczyk P. (2002). Genetics of plant tolerance to abiotic stresses. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol., 481, 4-60.
• Ebrahimiyan M., Majidi M.M., Mirlohi A. (2013). Genotypic variation and selection of traits related to forage yield in tall fescue under irrigated and drought stress environments. Grass Forage Sci., 68(1), 59-71.
• Force L., Critchley C., van Rensen J.J. (2003). New fluorescence parameters for monitoring photosynthesis in plants. Photosynth. Res., 1(78), 17-33.
• Havaux M. (1992). Stress tolerance of photosystem II in vivo. Plant Physiol., 100, 424-432.
• Huang B., Fry J., Wang B. (1998). Water Relations and canopy characteristics of tall fescue cultivars during and after drought stress. Hort Sci., 33(5), 837-840.
• Hura T., Hura K., Grzesiak M., Rzepka A. (2007). Effect of long-term drought stress on leaf gas exchange and fluorescence parameters in C3 and C4 plants. Acta Physiol. Plant., 29, 103-113.
• Jones H.G. (1998). Stomatal control of photosynthesis and transpiration. J. Exp. Botany, 49, 387-398.
• Kalaji M.H., Łoboda T. (2010). Chlorophyll fluorescence in the studies of the physiological condition of plants. SGGW Warsaw.
• Kościelniak J., Filek W., Biesega-Kościelniak J. (2006). The effect of drought stress on chlorophyll fluorescence in Lolium-Festuca hybrids. Acta Physiol. Plant. 28(2), 149-158.
• Lipiec J., Doussan C., Nosalewicz A., Kondracka K. (2013). Effect of drought and heat stresses on plant growth and yield: a review. Int. Agrophys., 27, 463-477.
• Lu C., Zhang J. (1998). The effect of water stress on photosynthesis, chlorophyll fluorescence and photo inhibition in wheat plants. Austr. J. Plant. Physiol., 25, 883-892.
• Maxwell K. and Johnoson G.N. (2000). Chlorophyll fluorescence – a practical guide. J. Exp. Bot., 51, 659-668..
• Olszewska M., Grzegorczyk S., Olszewski J., Bałuch-Małecka A. (2010). A comparison of the response of selected grass species to water stress. Grassland Sci. Pol., 13, 127-136.
• Sayed O.H. (2003). Chlorophyll fluorescence as a tool in cereal crop research. Photosynthetica, 41(3), 321-330.
• Staniak M. (2013). Response of selected species and cultivars of forage grass to water shortage in the soil. Monografie i Rozprawy Nauk., 38.
• Starck Z. (2010). Effect of stress conditions on coordination of photosynthetic production and resources allocation. Post. Nauk Rol., 1, 9-26.
• Strasser R.J., Srivastava A., Tsimilli-Michael M. (2000). The fluorescence transient as a tool to characterize and screen photosynthetic samples. [In:] M. Yunus, U. Pathre, P. Mohanty (eds.), Probing Photosynthesis: Mechanisms, Regulation and Adaptation, Taylor and Francis, London, 445-483.
• Wilman D., Gao Y., Leitch M.H. (1998). Some differences between eight grasses within the Lolium-Festuca complex when grown in conditions of severe water shortage. Grass Forage Sci., 53, 57-65.
• Xu Z.Z., Zhou G.S. (2006). Combined effects of water stress and high temperature on photosynthesis, nitrogen metabolism and lipid peroxidation of perennial grass Leymus chinesis. Planta, 5, 1080-1090.
• Yu X., Jian Y. (2013). Association of candidate genes with drought tolerance traits in diverse perennial ryegrass accessions. Annu. Rep. Purdue Univ. Turfgrass Sci., 1-6.
• Zagdańska B. (1992). Fizjologiczne kryteria odporności roślin na suszę. Biul. IHAR, 183, 11-19.