Videnskabsmand arbejder på at øge afgrødernes vandbesparende potentiale

Der er én ingrediens, som hver enkelt afgrøde er helt afhængig af – vand.

Producenterne har implementeret kunstvanding og finjusteret kulturpraksis for at få mest muligt ud af tilgængelig fugt, men jordbundsforhold og uforudsigelig nedbør kan stadig gøre afgrøder sårbare over for udbytte-reducerende tørke.

Planter mister også liter vand dagligt gennem transpiration. Transpiration, eller tab af vand gennem plantevæv, tegner sig for mere end 98 procent af vandet optaget af planter.

"At identificere plantefysiologiske egenskaber, der minimerer virkningen af ​​tørke, ser ud til at være det bedste bud på at øge udbyttet under vandmangelforhold, " siger Avat Shekoofa, assisterende professor ved University of Tennessee Department of Plant Sciences. "Et træk, der viser et stort potentiale for at spare vand blandt rækkeafgrøder, er begrænset transpiration under højt atmosfærisk damptryksunderskud."

Damptryksunderskud (VPD) er forskellen mellem vanddamptrykket inde i bladet og luftens vanddamptryk ved en bestemt temperatur. Under høje VPD-forhold, som typisk opstår midt på dagen, vand løber gennem plantevæv, specifikt stomata. Imidlertid, afgrøder, der udviser det begrænsede transpirationstræk, vil begrænse transpirationen under høje VPD-forhold ved delvist at lukke deres stomata, dermed bevares jordens vandstand til senere brug.

"Når stomata delvist lukker, i stedet for at miste vand gennem transpiration, disse planter er i stand til at gemme det vand til senere på sæsonen og kan opretholde produktiviteten gennem kornfyldningsstadiet, " siger Shekoofa.

At spare på vandet og samtidig opretholde afgrødeudbyttet er ikke kun en landmands bekymring – det er en bekymring for menneskeheden. Med en voksende verdensbefolkning og begrænsede land- og vandressourcer, identifikation af afgrøder med vandbesparende potentiale kunne være et centralt spørgsmål for fremtidens fødevare- og vandsikkerhed.

Shekoofa har undersøgt responsen af ​​transpirationshastighed med stigende VPD i flere afgrødearter, herunder sojabønner, majs, sorghum og jordnødder. I en undersøgelse fra 2017 ved West Tennessee AgResearch and Education Center, hun testede seks bomuldssorter for udtryk for den begrænsede transpirationsegenskab og observerede den i én (Phytogen 490 W3FE). Dette er første gang, denne egenskab er blevet observeret i en kommercielt tilgængelig bomuldssort i Midt-Syden.

"Mere end 92 procent af bomuldsproduktionen i min delstat Tennessee er tørland, og producenter har få muligheder for at afbøde tørkestress, " siger Shekoofa, som præsenterede disse resultater på 2018 Beltwide Cotton Conference. "Som med enhver afgrøde, at identificere en sort, der udviser et højt vandbesparende potentiale, vil være nyttigt for producenter, der ønsker at opretholde produktionen gennem fremtidige tørkeperioder. For eksempel, en påvist fordel ved DuPont Pioneers AQUAmax majshybrider er deres udtryk for den begrænsede transpirationsegenskab."

Mens den begrænsede transpirationsegenskab er blevet identificeret i flere afgrøder, det er ikke almindeligt tilgængeligt i kommercielle kultivarer. Shekoofa siger, at den næste udfordring er at anvende denne egenskab i avlsprogrammer. Der er spørgsmål om, hvor let det vil være tilgængeligt for afkomslinjer, men ifølge en undersøgelse medforfattet af Shekoofa i januar-udgaven af Journal of Crop Improvement , der synes at være en stærk mulighed for at overføre det begrænsede transpirationstræk til afkom.

"Resultaterne viste, at med en forælder, der udviste det begrænsede transpirationstræk, en rimelig procentdel af afkom udtrykte et brudpunkt, der ville opnå tørketolerance i marken. Dette er opmuntrende for fremtidig tørketolerant afgrødeforskning."

Shekoofa vil fortsætte sin forskning med fokus på at identificere begrænsede transpirationsegenskaber i soja- og bomuldsvarianter.