增长和发展
6.4.1二氧化碳
如前所述,有不确定性是否有任何直接的二氧化碳分压升高对光合作用的影响碳排放增加在C4植物,但大量证据的直接影响呼吸(德雷克等,1999)。是否仍然存在争论,但升高的二氧化碳直接提高C4物种的植物生长。生长在高二氧化碳分压增加报道的C4物种,包括玉米和高粱(黄,1979;要隘,1993;Amthor et al ., 1994)。然而,其他人没有发现效果(霍金和梅耶,1991;Ziska et al ., 1991;埃利斯et al ., 1995),或者只有当二氧化碳分压的增加伴随着产生影响干旱压力(Samarakoon和吉福德,1996)。
Samarakoon和吉福德(1996)发现了一个显著的正增长反应玉米twice-ambient二氧化碳分压,但只有当植物被drought-stressed。植物生长在土壤中温室干燥从田间持水量,在与环境二氧化碳升高,叶面积增加了35%和50%的干物质积累。加强增长反应变得明显在干燥周期的早期,当土壤仍接近田间持水量和干燥时局限于表层土。相比之下,浇灌的植物没有显示出显著增长回应二氧化碳分压升高(表6.2)。浇灌的植物的土壤水含量略低于田间持水量在整个实验。这些结果显示明显的敏感性升高的二氧化碳分压的玉米生长土壤水分含量远高于凋萎点。Samarakoon和吉福德(1996)的报告得出的结论是,玉米生长对二氧化碳分压升高的反应可能涉及识别较小的水赤字。然而,黄(1979)干物质产量增加了20%在30天在玉米种植twice-ambient二氧化碳分压和水添加3 h间隔来平衡蒸腾损失。因此,如果涉及到干旱胁迫,作物水分的反应是非常微妙的变化状态。
二氧化碳分压升高可能会增加的速度发展C4作物间接地通过增加植物温度通过减少蒸腾作用和潜在的热传递。然而,二氧化碳分压升高使得农作物保护土壤水分的时间更长,ET和潜热损失最终可能成为更大的相比疲惫可榨出的土壤水分的控制。在实践中,生长在高二氧化碳已经发现推迟工厂发展和影响植物形态发生在高粱。两个高粱基因型,苏丹长白猪是22365,我们的简历。610卢比,二氧化碳分压的增加从21到72 Pa增加从播种到圆锥花序发起了大约20天。这可能是灾难性的高粱生产在干旱年和延迟提供食物的时候
表6.2。平均净同化率(NAR),叶面积比率(政治)和相对增长率(RGR)玉米种植在环境和twice-ambient二氧化碳分压在潮湿土壤(含水率接近田间持水量)和在干燥的土壤(允许干从田间持水量)。干燥后开始萌发。增长率是26-37天发芽。(Samarakoon和吉福德,1996)。
NAR (g m - 2普通人)守护神(m2公斤)RGR (mg g - 1普通人级)
湿润的土壤
环境二氧化碳13.4 10.8 135.8
环境二氧化碳13.8 10.4 133.8的两倍
干土
环境二氧化碳5.1 10.2 50.6
环境二氧化碳7.9 9.6 73.3的两倍
当粮食储备可能非常低(埃利斯et al ., 1995)。二氧化碳分压升高是导致增加株高、叶片数和顶端扩展相同的作物。这种负面影响的二氧化碳分压升高发展可能足以抵消预期伴随温度升高(见下文)。
6.4.2太阳辐射
两个物种花短日子,但是一些线条daylength-insensitive。一起从低纬度地区显示延迟开花时搬到高纬度地区。然而,与温度有一个互动,这样天从播种到开花(f可能是所描述的:
1 / f = a + bT + cP,, a, b和c是genotype-specific常数,这意味着温度和π光周期(h普通人)(埃利斯et al . 1990年)。在这两个物种,适应作物的高纬度地区因此取决于早熟品种的发展通过减少b和c。温度升高将使longer-season品种的使用比目前在高纬度地区,不仅因为较长的生长季节也减少了光周期要求更高的温度。
在C3作物,光可能饱和值远低于那些经验丰富的在充足的阳光下。C4物种,光水平一般不饱和甚至在充足的阳光下,所以他们很可能更会受到光辐照度在中度到高水平的变化。在缺乏水分、温度和营养限制,干物质生产密切相关入射辐射一旦达到郁闭。干物质积累积累太阳辐射线性增长。这可能会出现奇怪因为单个叶片的光合作用的响应增加光双曲线。然而,在高粱和玉米的树冠上,叶表面的倾向。这既减少单位面积上的光通量叶子和允许光线穿透树冠下部叶片。因此,树冠光合响应线性吸收二氧化碳辐射到充满阳光(长,1985)。环球(1978)回顾了最大数量的干物质形成的单位总太阳辐射截获在最佳条件下一系列的健康生长。几个C3物种,包括小麦、马铃薯(茄属植物tuberosum l .)和甜菜(β寻常的l .),显示最多1.4 | mgJ-1,相比2.0 | mgJ-1 C4物种包括玉米,高粱,大象草(狼尾草purpureum Schum)和蔗糖(蔗糖officinarum l .)。假设光合有效辐射是总数的50%,平均能量的植物干质量MJ 17公斤,这相当于转换效率(ec)的光合成有效辐射到生物质0.070 (C4)和0.049 (C3)。干物质生产的速度都在热带和温带地区在夏季可以方法假定最大C4物种大约2.0 | g j - 1(环球,1978;长et al ., 1990;布朗,1999)。正如前面提到的,因此这些C4作物的增长将对总辐射变化特别敏感,由于地区云量的变化。
6.4.3温度
温度影响植物发展的各个阶段,即萌芽、产生、营养生长、开花和grain-fill。三个基本温度对这些发展阶段的作物将提到:基地(7 b),低于这个发展停止;最优();和天花板(Tc),上面停止发展。所有三个高粱和玉米的温度高于在C3谷物,显示值显著高于玉米和高粱。相当大的育种工作都集中在扩展范围的作物寒冷的气候raybet雷竞技最新通过选择降低结核病和(Miedema et al ., 1987;格里夫斯,1996)。在温带地区,那里的温度对玉米和高粱往往不佳,与全球变化温度上升将导致增加的萌发率和出现,加速发展和提高生存能力对作物(埃利斯et al ., 1990)。较低的温带和热带地区,全球变暖可能导致发展supra-optimal温度,导致减少萌发和崛起,加速发展和生存能力降低,尤其是对玉米。
最低和最适发芽温度比高粱玉米通常较低,虽然两种品种之间存在相当大的差异。萌发率13高粱杂交温度增加而增加从15.5到26.5的结核病-38°C取决于品种。随着温度的增加高于15.5°C,平均发芽时间明显减少,有80%出现需要7天15.5°C和1天37.5°C。高于38°C,萌发下降,Tc超过48°C (Kasalu et al ., 1993;Brar和斯图尔特,1994;Maiti, 1996)。然而,一些线路选择欧洲有结核病低至10°C(安达和品特,1994)。
玉米的红衣主教的温度种子发芽,甚至在热带,大约是3 - 10°C以下的高粱。肯尼亚品种,Itabari et al。(1993)报告6.1°C 7 b, 33.6和42.9°C Tc。在潮湿条件下结核病是接近10°C,有13°C高比例萌发所需(Purseglove, 1972)。
在气候不佳,两个物种的物候发raybet雷竞技最新展与产品密切相关的时间和温度高于基底温度对增长和发展。在玉米,发展的速度增加大约线性的基础温度10°C到大约30°C (Stewart et al ., 1998)。因此发展的速度增长可能在热评估时间或温度单位(8)与单位°Cd,这样:
我从哪里是第i个日播种,Ti的平均温度,n是在生长季节的天数(埃利斯et al ., 1990)。
玉米在北美,大约2100°Cd, Cd 2400°、2800°Cd的成熟所需的短期,中期和长期混合动力车(罗斯和Yocum, 1997)。从本质上讲,需要将近4个月的平均温度20°C到成熟的作物。大约400°C d所需的额外的热量单位成熟的高粱作物(Maiti, 1996)。除了在高海拔地区,在热带地区很容易满足这些要求。然而,热带地区温度的增加可能对作物产生不利影响。随着温度上升,grain-fill在谷物增加和grain-fill的持续时间减少,直到达到一个点的填充率未能弥补时间的减少。在玉米,成熟的内核干重最大22°C和线性增加的温度下降到36°C,质量降低了45%。这种下降是由于过早下降ADP葡萄糖焦磷酸化酶和淀粉合酶的活动,淀粉合成的关键酶的两个发展中内核(后代et al ., 1994)。在热带地区温度升高会增加这些作物的概率出现破坏性的高温。这里高粱的能力适应高温几天之内,通过热休克蛋白的产生,可能是至关重raybet雷竞技最新要的(霍沃斯和斯可特,1994)和可以解释的可行性高粱作物的温度会导致失败的其他主要谷物。
6.4.4水赤字
热带地区发育事件特别敏感水资源出苗率,快速启动和持续时间的根系的后裔,和谷物的决心和填充。与这些关键阶段的增长,降雨的时机至关重要,与气候变化和变更的时机可能损害作物可行性年度总额的变化。raybet雷竞技最新
高粱基因型之间有相当大的变化的能力来应对干旱热带地区。对一些人来说,发展加速或不受影响,而对另一些人则是延迟或暂停(乡绅,1990)。策略可以使作物前避免最严重的干旱,而后者可以使作物足够的后续降雨后恢复增长。
干旱胁迫降低了幼苗萌发和出现(安达和品特,1994)。出现后,植物响应快速脱水降低气孔导度,所以限制水的损失。长期脱水发生,发展变化可能会启动。减少叶膨迅速抑制扩张,而光合作用的影响较小。这减少了叶片生长,达到photoassimilate生产,导致增加了根和吸收供应增加了根的发展。的速率主要根穿透土壤缓慢是否反复rewetted表面土层。如果表层干,根就会迅速下降,大约在30到40毫米普通人(乡绅,1990)。两种玉米和高粱的生殖阶段尤其敏感水的压力(波伊尔,1992;克劳福德和孔雀,1993)。干旱胁迫延迟开花期和成熟,从而增加作物持续时间(多纳泰利et al ., 1992;Khannachopra Kumari, 1995)。甚至在玉米,100%生殖失败可能导致短暂的干旱胁迫发展处于关键阶段。这个失败不是脱水的直接结果,但可能是由于失败的供应同化,因为注入阀杆与生殖生长介质恢复。注入水单没有恢复生殖(波伊尔,1992)。干旱胁迫在高粱生殖生长期间导致粮食产量下降,产量降低最大(87%)当压力施加在引导和迟开花。但是,没有产量的减少导致当压力只是应用于营养阶段(克劳福德和孔雀,1993)。
开花后,收益率取决于颗粒的数量设置和grain-fill的速度和持续时间(Maiti, 1996)。在谷物,谷物的潜在数量被设置在发展早期,当生殖顶端形式,反映了吸收供应。如果条件改变(如干旱)光合组织的能力可能不足以提供吸收需要填补粮食。在这种情况下,收益率可能非常小,它的韧性取决于植物retranslocate储备的能力。在很多玉米和高粱基因型,没有retranslocation发生;然而,在其他的高粱品种,大约40%的干物质可以搬迁(切割嘉里蒂等,1983)。
继续阅读:参考作物生理学
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