Efectul temperaturilor ridicate pe timp de noapte asupra producției la porumb

Numeroase studii confirmă acest fenomen:

Cantarero et al. (1999) au demonstrat că temperaturile pe timp de noapte cu 5°C mai mari de la 1 săptămână înainte de înflorire, până la 3 săptămâni după înflorire, au dus la o creștere cu 8% a boabelor avortate. Plantele tratate aveau 34 de boabe pe rând, cele netratate termic 37.

Un alt studiu arată influența temperaturilor din timpul etapei de umplere a boabelor asupra greutății boabelor după ce numărul de boabe a fost deja stabilit. Badu-Apraku și colab. (1983) au descoperit că cele mai mari recolte se realizeză la temperaturi mai scăzute (25°C ziua și 15°C noaptea). În cazul acestei variante, faza de umplere a boabelor a durat cel mai mult. Când temperatura pe timp de noapte a crescut la 25°C, producția de boabe pentru fiecare plantă a scăzut semnificativ și durata fazei de umplere a boabelor a scăzut. Când temperaturile pe timp de zi au crescut la 35°C, recoltele au scăzut și mai mult. La temperaturi ridicate pe timpul zilei nu a existat nicio diferență dacă temperaturile pe timp de noapte erau de 15 sau 25°C. Cu toate acestea, durata etapei de umplere a boabelor a continuat să scadă oarecum la temperaturi mai ridicate pe timp de noapte.

*din a 18-a zi după inceputul polenizarii până la maturitatea deplină

Valorile urmate de aceeași literă nu diferă semnificativ la α = 0,05

Tabelul 1: Efectele diferitelor temperaturi asupra etapei de umplere a boabelor, a greutății boabelor pentru fiecare plantă, a numărului de boabe și a duratei etapei de umplere a boabelor

(Badu-Apraku et al., 1983). 

Abordare explicativă:

Producția de boabe este constituită din 2 componente: numărul de boabe și greutatea boabelor. Dacă planta este supusă stresului, se creează mai puține boabe sau boabele (embrionii) sunt avortati . Aproximativ 85% din producție este determinată de numărul de boabe, restul de 15% de greutatea boabelor (Otegui et al., 1995).

La temperaturi ridicate, apare de obicei și stresul cauzat de secetă. Acest lucru reduce creșterea stigmatelor și, prin urmare, de asemenea, creșterea tuburilor de polen către celulele germinale feminine (Oury et al., 2016a, 2016b). Aceasta înseamnă că sunt create mai puține boabe chiar și în timpul polenizării.

În timpul stresului cauzat de căldură și secetă din timpul etapei de umplere a boabelor, embrionii nu sunt alimentați  la fel de eficient. Cei din vârful știuletelui vor fi primii care vor muri mai întâi de foame. Planta va permite să crească doar atâția embrioni câți poate alimenta în siguranță (Zinselmeier et al., 1995).

Porumbul provine inițial din zonele muntoase centrale ale Mexicului (Galinat, 1988). Acolo, durata zilei iarna și vara este relativ aceeași. Cel mai important factor de mediu în această regiune îl constituie temperaturile. Este destul de cald ziua și răcoare noaptea. Porumbul este cel mai bine adaptat la aceste condiții. Dezvoltarea fenologică a plantei (de exemplu timpul de înflorire și faza de coacere/umplere a boabelor) este strâns legată de acumularea temperaturii totale în timpul etapei de vegetație. Aici este valabilă presupunerea că sub 10°C și peste 30°C are loc o creștere nesemnificativă sau deloc. Dacă temperatura totală crește mai repede, timpul de care dispune porumbul pentru etapele individuale de creștere este mai scurt. În consecință, suma ratei fotosintezei este apoi redusă și mai puține substanțe asimilate pot fi convertite în recoltă în timpul etapei de umplere a boabelor. Boabele rămân mai mici (tabelul 1).

La temperaturi ridicate pe timpul nopții, respirația crește de regulă. Se consumă mai mulți carbohidrați. Cu toate acestea, acest lucru nu ar trebui să aibă nicio influență asupra producției de boabe. La începutul etapei de creștere, plantele de porumb au o rată de respirație ridicată, care apoi scade semnificativ (Quin, 1981). Alte studii au arătat că porumbul nu respiră mai mult la temperaturi mai ridicate decât în ​​varianta de testare la rece (Cantarero et al., 1999). Ca plantă C4, porumbul are o rată de fotosinteză mai mare decât plantele C3, mai ales în condiții mai uscate. În plus, la temperaturi ridicate, de peste 25°C, plantele C4 pot reduce sau suprima fotorespirația, în timp ce plantele C3 pierd din nou cel puțin 30% din dioxidul de carbon produs în timpul fotosintezei.

În funcție de apariția și durata temperaturilor ridicate, recolta poate fi redusă atât prin numărul de boabe, cât și prin greutatea boabelor. Principalul motiv pentru recoltele mai scăzute la porumb sunt  temperaturile ridicate după etapa de înflorire , scurtarea fazei de umplere a boabelor și astfel scurtarea timpului de depozitare a asimilatelor.

Acesta este un rezumat al Crop Insights “High Night Temperature Effects on Corn Yield” Vol.26, No.16 din Nanticha Lutt, Mark Jeschke, Ph.D., and Stephen D. Strachan, Ph.D.

Bibliografie:

Badu-Apraku, B., R.B. Huner, and M. Tollenaar. 1983. Effect of temperature during grain filling on whole plant and grain yield in maize (Zea mays L.). Can. J. Plant Sci. 63:357-363.

Cantarero, M.G., A.G. Cirilo, and F.H. Andrade. 1999. Night temperature at silking affects kernel set in maize. Crop Sci. 39:703-710.

Frantz, J.M., N.N. Cometti, and B. Bugbee. 2004. Night temperature has a minimal effect on respiration and growth in rapidly growing plants. Annals of Botany 94:155-166.

Galinat, W. C. 1988. The origin of corn. In Corn and Corn Development, C. F. Sprague and J.W. Dudley (Eds.) American Society of Agronomy No. 18. American Society of Agronomy Press. Pp. 1-32.

Otegui, M.E., M.G. Nicolini, R.A. Ruiz, and P.A. Dodds. 1995. Sowing date effects on grain yield components of different maize genotypes. Agron. J. 87:29-33.

Oury, V., C. F. Caldeira, D. Prodhomme, J. Pinchon, Y. Gibon, F. Tardieu, and O. Turc. 2016a. Is change in ovary carbon status a cause or a consequence of maize ovary flowering abortion in water deficit during flowering? Plant Physiology 171:997-1008.

Oury, V., F. Tardieu, and O. Turc. 2016b. Ovary apical abotrtion under water deficit is caused by changes in sequential development of ovaries and in silk growth rate in maize. Plant Physiology 171:986-996.

Peters, D.B., J.W. Pendleton, R.H. Hageman, and C.M. Brown. 1971. Effect of night temperature on grain yield of corn, wheat, and soybeans. Agron. J. 63:809.

Quin, F.M. 1981. Night respiration of a maize crop in the lowland humid tropics. J. of Appl. Ecol. 18:497-506.

Zinselmeier, C., M. J. Lauer, and C. S. Boyer. 1995. Reversing drought-induced lossed in grain yield: Sucrose maintains embryo growth in maize. Crop Science 35:1390-1400.

https://de.wikipedia.org/wiki/C4-Pflanze#cite_note-L.C3.BCttge785f.-32 : Ulrich Lüttge, Manfred Kluge și Gerhard Thiel: Botanik - Die umfassende Biologie der Pflanzen. 1. Auflage, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA; Weinheim 2010; ISBN 978-3-527-32030-1; Pag. 785–786.