Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Nhiệt nóng do biến đổi khí hậu làm thay đổi hiệu suất sinh lý, sản xuất sinh khối và vi mô trường của Avena sativa
Tóm tắt
Các nghiên cứu gần đây chỉ ra rằng sự ấm lên làm giảm hiệu suất sinh lý của một số loại cây trồng; tuy nhiên, ảnh hưởng của sự ấm lên phụ thuộc vào khả năng chịu nhiệt của từng loài cây. Các tác động của sự ấm lên đối với sinh lý sinh thái và sản xuất sinh khối của cây yến mạch vẫn chưa được nghiên cứu nhiều, mặc dù nhu cầu yến mạch trên thế giới đang tăng cao. Mục tiêu của chúng tôi là đánh giá sự ảnh hưởng của sự ấm lên nhân tạo đối với sinh lý sinh thái và sản xuất sinh khối của cây yến mạch bằng cách sử dụng buồng mở như một phương pháp điều trị ấm lên và so sánh với một nhóm kiểm soát. Các tham số sinh lý sinh thái đã được đo, bao gồm độ ẩm tương đối, nhiệt độ đất, ngày phát triển (GDD), hô hấp ở đất, sự xuất hiện của cây con, hiệu suất lượng tử tối đa của PSII (Fv/Fm), năng suất lượng tử hiệu quả của PSII (ϕPSII), tỷ lệ vận chuyển electron (ETR), tỷ lệ đồng hóa ròng (A), tỷ lệ thoát hơi nước (E), độ dẫn khí (gs) và sản xuất sinh khối. Sự ấm lên nhân tạo làm giảm (p < 0.05) mức độ độ ẩm không khí tương đối hàng ngày xuống 4%, và tăng (p < 0.05) nhiệt độ đất tối thiểu và trung bình hàng ngày lên 1.9 và 1.2 °C và GDD tăng 100. Cả Fv/Fm và ϕPSII đều không bị ảnh hưởng nhưng ETR có xu hướng tăng nhẹ dưới điều kiện ấm lên, cho thấy sự thích nghi của cây yến mạch. Sự ấm lên làm giảm (p < 0.05) A, E và gs hơn 60% và sinh khối rơm giảm 15%, so với nhóm kiểm soát, tuy nhiên sinh khối chùm hoa không bị ảnh hưởng. Sự ấm lên nhân tạo tạo ra một số điều kiện vi mô không tối ưu và giảm hiệu suất trao đổi khí và sản xuất sinh khối trên không của cây yến mạch, tuy nhiên cây yến mạch dường như có khả năng thích nghi một phần với quang hợp.
Từ khóa
#sinh lý sinh thái #sản xuất sinh khối #biến đổi khí hậu #Avena sativa #ấm lên nhân tạo #hiệu suất quang hợp #điều kiện vi môTài liệu tham khảo
Ahmad M, Zaffar G, Dar Z, Habib M (2014) A review on oat (Avena sativa L.) as a dual-purpose crop. Sci Res Essays 9:52–59
Anandhi A (2016) Growing degree days–Ecosystem indicator for changing diurnal temperatures and their impact on corn growth stages in Kansas. Ecol Indic 61:149–158
Aragón-Gastélum JL, Badano E, Yáñez-Espinosa L et al (2017) Seedling survival of three endemic and threatened Mexican cacti under induced climate change. Plant Species Biol 32:92–99
Brinkmann R (2020) Interconnections: greenhouse gas pollution, climate change, and land use change. In: Environmental sustainability in a time of change. Springer, pp 217–235
Bustillos DV, Arias HOR, Rivero JMO, De la Mora C (2017) Yield forecast of forage oat due to climate change in the northwest of Chihuahua, Mexico. Nova Sci 9:551–567
Butt MS, Tahir-Nadeem M, Khan MKI, Shabir R, Butt MS (2008) Oat: unique among the cereals. Eur J Nutr 47:68–79
Chen L, Chen Q, Kong L et al (2016) Proteomic and physiological analysis of the response of oat (Avena sativa) seeds to heat stress under different moisture conditions. Front Plant Sci 7:896
Cochrane A (2016) Can sensitivity to temperature during germination help predict global warming vulnerability? Seed Sci Res 26:14–29
Dürr C, Dickie JB, Yang X-Y, Pritchard HW (2015) Ranges of critical temperature and water potential values for the germination of species worldwide: contribution to a seed trait database. Agric Meteorol 200:222–232
Dusenge ME, Duarte AG, Way DA (2019) Plant carbon metabolism and climate change: elevated CO2 and temperature impacts on photosynthesis, photorespiration and respiration. New Phytol 221:32–49
Fatima Z, Abbas Q, Khan A et al (2018) Resource use efficiencies of C3 and C4 cereals under split nitrogen regimes. Agronomy 8:69
Fulton JM (1968) Growth and yield of oats as influenced by soil temperature, ambient temperature and soil moisture supply. Can J Soil Sci 48:1–5
Gasparrini A, Guo Y, Sera F et al (2017) Projections of temperature-related excess mortality under climate change scenarios. Lancet Planet Health 1:e360–e367
Gómez-Mendoza L, Arriaga L (2007) Modeling the effect of climate change on the distribution of oak and pine species of Mexico. Conserv Biol 21:1545–1555
Hüve K, Bichele I, Rasulov B, Niinemets Ü (2011) When it is too hot for photosynthesis: heat-induced instability of photosynthesis in relation to respiratory burst, cell permeability changes and H2O2 formation. Plant Cell Environ 34:113–126
Kane DL, Hinzman LD, Zarling JP (1991) Thermal response of the active layer to climatic warming in a permafrost environment. Cold Reg Sci Technol 19:111–122
Kardol P, Cregger MA, Campany CE, Classen AT (2010) Soil ecosystem functioning under climate change: plant species and community effects. Ecology 91:767–781
Kaspar T, Bland WL (1992) Soil temperature and root growth. Soil Sci 154:290–299
Kurek I, Chang TK, Bertain SM et al (2007) Enhanced thermostability of Arabidopsis rubisco activase improves photosynthesis and growth rates under moderate heat stress. Plant Cell 19:3230
Lara-Macías CR, Jurado-Guerra P (2014) Paquete tecnológico para la producción de avena forrajera en Chihuahua. Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias. http://www.inifapcirne.gob.mx/Biblioteca/Paquetes/17.pdf
Le Treut H, Sommerville R, Cubasch U, et al. (2006) Historical overview of climate change science. In: IPCC 4RG. https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/03/ar4-wg1-chapter1.pdf
Lehtinen P, Kiiliäinen K, Lehtomäki I, Laakso S (2003) Effect of heat treatment on lipid stability in processed oats. J Cereal Sci 37:215–221
Locatelli AB, Federizzi LC, Milach SCK, McElroy AR (2008) Flowering time in oat: genotype characterization for photoperiod and vernalization response. Field Crops Res 106:242–247
Marion G, Henry G, Freckman D et al (1997) Open-top designs for manipulating field temperature in high-latitude ecosystems. Glob Change Biol 3:20–32
Maxwell K, Johnson GN (2000) Chlorophyll fluorescence—A practical guide. J Exp Bot 51:659–668
Musil C, Van Heerden P, Cilliers C, Schmiedel U (2009) Mild experimental climate warming induces metabolic impairment and massive mortalities in southern African quartz field succulents. Environ Exp Bot 66:79–87
Nakurte I, Kirhnere I, Namniece J et al (2013) Detection of the lunasin peptide in oats (Avena sativa L.). J Cereal Sci 57:319–324
Nijs I, Ferris R, Blum H et al (1997) Stomatal regulation in a changing climate: a field study using free air temperature increase (FATI) and free air CO2 enrichment (FACE). Plant Cell Environ 20:1041–1050
O’Donnell CC, Adkins SW (2001) Wild oat and climate change: the effect of CO2 concentration, temperature, and water deficit on the growth and development of wild oat in monoculture. Weed Sci 49:694–702
Ojeda-Bustamante W, Sifuentes-Ibarra E, Íñiguez-Covarrubias M, Montero-Martínez MJ (2011) Impacto del cambio climático en el desarrollo y requerimientos hídricos de los cultivos. Agrociencia 45:1–11
Olesen JE, Børgesen CD, Elsgaard L et al (2012) Changes in time of sowing, flowering and maturity of cereals in Europe under climate change. Food Addit Contam Part A 29:1527–1542
Ooi M, Auld T, Denham A (2012) Projected soil temperature increase and seed dormancy response along an altitudinal gradient: implications for seed bank persistence under climate change. Plant Soil 353:289–303
Pachauri RK, Reisinger A (2008) Climate change 2007. Synthesis report. Contribution of working groups I, II and III to the fourth assessment report. Switzerland. https://www.osti.gov/etdeweb/biblio/944235
Peltonen-Sainio P (1994) Growth duration and above-ground dry-matter partitioning in oats. Agric Food Sci 3:195–198
Peltonen-Sainio P, Jauhiainen L, Niemi JK et al (2013) Do farmers rapidly adapt to past growing conditions by sowing different proportions of early and late maturing cereals and cultivars? Agric Food Sci 22:331–341
Potvin C, Lechowicz MJ, Tardif S (1990) The statistical analysis of ecophysiological response curves obtained from experiments involving repeated measures. Ecology 71:1389–1400
Powell N, Ji X, Ravash R et al (2012) Yield stability for cereals in a changing climate. Funct Plant Biol 39:539–552
Qureshi ME, Hanjra MA, Ward J (2013) Impact of water scarcity in Australia on global food security in an era of climate change. Food Policy 38:136–145
Ramírez-Tobias HM, Peña-Valdivia CB, Aguirre RJR et al (2012) Seed germination temperatures of eight Mexican Agave species with economic importance. Plant Species Biol 27:124–137
Raza A, Razzaq A, Mehmood SS et al (2019) Impact of climate change on crops adaptation and strategies to tackle its outcome: a review. Plants Basel Switz 8:34
Sáenz-Romero C, Rehfeldt GE, Duval P, Lindig-Cisneros RA (2012) Abies religiosa habitat prediction in climatic change scenarios and implications for monarch butterfly conservation in Mexico. For Ecol Manag 275:98–106
Sandha B, Horton M (1977) Response of oats to water deficit. II. Growth and yield characteristics. Agron J 69:361–364
Strychar R, Webster F, Wood P (2011) World oat production, trade, and usage. Oats Chem Technol. pp 77–94
Tallón C, Quiles MJ (2007) Acclimation to heat and high light intensity during the development of oat leaves increases the NADH DH complex and PTOX levels in chloroplasts. Plant Sci 173:438–445
Villaseñor Mir HE, Espitia Rangel E, Huerta Espino J et al (2018) Ágata: nueva variedad de avena (Avena sativa L.) para la producciónde grano en México. Rev Mex Cienc Agríc 9:1083–1088
Wahid A, Gelani S, Ashraf M, Foolad MR (2007) Heat tolerance in plants: an overview. Environ Exp Bot 61:199–223
Xiong W, Holman I, Lin E et al (2010) Climate change, water availability and future cereal production in China. Agric Ecosyst Environ 135:58–69
Yamasaki T, Yamakawa T, Yamane Y et al (2002) Temperature acclimation of photosynthesis and related changes in photosystem II electron transport in winter wheat. Plant Physiol 128:1087
Zhou X (2007) Responses of soil respiration and ecosystem productivity to climate change in southern Great Plains