Droogtespanning op mielies
André Prins
Water is ʼn noodsaaklikheid in plante, byvoorbeeld vir fotosintese en die vervoer van die meeste voedingstowwe vanaf die wortels na die plek waar dit benodig word. Plante sal water verloor deur hul organe bo die grond. Wanneer die toevoer van water na die plant onvoldoende is, gaan die plant in ʼn toestand wat ons watertekort of waterstres noem (Ehlers & Goss, 2003), want die waterverlies is meer as die wateropname. Die plant sal dus ʼn negatiewe waterinhoud hê.
Plante is nie soos diere wat kan rondbeweeg om water te gaan drink nie, hulle is geleë op die plek waar hulle geplant is en groei, daarom moet hulle water uit die grond opneem, wat dien as ʼn reservoir vir water sowel as plantvoedingstowwe. Die wortelstelsel van die plante moet goed ontwikkel wees, sodat die wortels in kontak is met soveel as moontlik grond; dit vergroot die wateropname-area van die plant. Die waterbehoeftes vir plante kan nie voorsien word met ʼn klein hoeveelheid besproeiing en reën nie (Ehlers & Goss, 2003), daarom is dit belangrik om ʼn diep profiel sonder verdigting te hê.
Plante het ʼn fenologiese reaksie as gevolg van die gebrek aan water, waar die netto assimilasietempo van voedingstowwe afneem en ʼn vermindering in geproduseerde droë materiaal plaasvind (Ehlers & Goss, 2003). Die bogrondse gedeelte van die plante is die deel wat as ʼn sensor dien, wat aanvoel dat daar ʼn daling in waterpotensiaal in die plant is. Die plant het dan ʼn paar maniere waarop dit reageer. Eerstens sal die huidmondjies toemaak en waterverlies verminder.
Mielies (Zea mays L.) is die belangrikste graangewas in Suid-Afrika en word regoor die land onder verskeie toestande geproduseer. Suksesvolle mielieproduksie hang af van die korrekte toepassing van produksie-insette wat die omgewing, sowel as landbouproduksie, sal onderhou (Azarpanah et al., 2012). In Suid-Afrika word mielies meestal verbruik in die direkte vorm van groenmielies, of fyngemaak en gebruik vir die maak van pap. Dit word ook gebruik vir die voer van diere soos hoenders, beeste, ensovoorts.
Mielie-ontwikkeling
Ontkieming: Ontkieming begin deur die opname van water deur die ten volle ontwikkelde, volwasse saad. Dit word imbibisie genoem. Die opname van water in die saad vind plaas teen drie verskillende tempo’s. Gedurende fase 1 is die opname geweldig vinnig. Fase 2 in die opname van water sal konstant wees. Sodra ontkieming voltooi is, sal die opname van water weer toeneem vir maksimum groei van die wortels (Bewley, 1997). Absisiensuur (ABA) is een van die planthormone wat help om die dormansie van sade te beheer. Die tekort aan ABA in sade sal veroorsaak dat die saad ontkiem tydens ontwikkeling of voordat eksterne toestande soos temperatuur en waterinhoud positief is vir groei (Bewley, 1997).
Vegetatiewe groei: Sodra die koleoptiel deur die grondoppervlak breek en kontak maak met sonlig begin die vegetatiewe groeistadiums. Dit is dieselfde tyd wanneer fotosintese begin plaasvind. Fotosintese is nou die plante se belangrikste organiese voedingsbron. ʼn Nuwe blaar sal ongeveer elke derde dag tot twee maande ná opkoms geproduseer word (Hanway, 1966).
Groeistadium 1: Die primêre wortelstelsel ontwikkel vinnig in die eerste twee weke ná opkoms. Hulle sal ophou om uit te brei en die seminale wortels sal begin groei vanaf die eerste node. Die groeipunt van die plant is steeds onder die grond vir beskerming teen diere wat die klein plantjie eet.
Groeistadium 2: Vier weke ná opkoms sal die plant buitensporig vinnig vegetatief groei. Die grootte van die blare en dikte van die stam word gedurende die volgende twee weke (4-6 weke ná opkoms) bepaal. Gedurende die volgende twee weke sal die blaaroppervlakte van die plant 5 tot 10 keer groter word as wat dit die vorige twee weke was. Die groeipunt sal teen ʼn enorme tempo groei en sal tussen die eerste en tweede blaar op die stam wees. Indien die mieliekultivar positief is vir spruitvorming, sal spruite onder die grondoppervlak begin vorm (Hanway, 1966).
Groeistadium 3: Ongeveer ses weke ná opkoms is die vier blaartjies wat eerste gevorm is moontlik reeds afgesterf weens die stutwortels wat begin vorm het. Die pluim in die groeipunt ontwikkel vinnig en dit is reeds bo-aan die mielieplant gereed om uit te kom. Die aantal pitte op die kop word geïnisieer gedurende die weke 6 tot 8 ná plantopkoms. Die wortels van die plante sal ongeveer 0,7 m tot 1 m diep wees in ʼn grond wat nie ʼn gekompakteerde laag in die profiel het nie. Die opname van die plantvoedingstowwe is teen ʼn uitsonderlike opnametempo soos gesien kan word in Figuur 1 by V8.
Figuur 1
Groeistadium 4: In hierdie stadium van die vegetatiewe groei van die mielieplant is daar ongeveer 16 volwasse blare en die lengte van die plant neem vinnig toe (Hanway, 1966). Die pluim is amper volwasse en aan die einde van 8 weke ná opkoms sal die pluim sigbaar word. Die baard van die boonste pitte op die kop sal onder teen die stam sigbaar wees.
Die effek van vogstremming op gewasontwikkeling
Ontkieming: Ontkieming word, soos vroeër genoem, bepaal deur die vog in die groeimedium en die benattingsduur van die saad (Khodarahmpour, 2012). Waterstres veroorsaak dat daar ʼn afname in ontkieming is, maar dit het ook ʼn toename in die gemiddelde tyd wat dit die mieliesaad neem om te ontkiem. Waterstres verhoed die selgroei van plante as gevolg van die lae turgordruk (JALEEL et al., 2009). Baie ander faktore het ook ʼn effek op die ontkieming van mieliesaad.
Sout in die grond is ʼn faktor in die wêreld van gewasproduksie wat gewasgroei aansienlik beperk. Volgens (Milan et al., 2013) is die wortellengte en die gewig van hierdie wortels baie verminder met soutgehalte van die grond, en was die wortels 76% korter as die wortels van die kontrole. Die gewig van die wortels was 81% ligter as die gewig van die kontrole. Dit was as gevolg van die hoë negatiewe osmotiese druk wat deur die sout in die grond veroorsaak word. Soutgehalte in die grond het nie ʼn baie groot invloed op die ontkieming gehad nie, maar dit het wel die vroeë groei van die plant beïnvloed (Milan et al., 2013).
Mieliesaad wat deur die gebruik van mannitol aan verskillende droogte-intensiteite blootgestel is, het getoon dat sade wat teen 200 mM mannitol geplant is gemiddeld 7,6% laer in ontkieming was as die kontrole. Namate die droogte-intensiteit toegeneem het, het die ontkieming skerp afgeneem; by 600 mM mannitol was die ontkieming gemiddeld tussen twee kultivars 62% laer as die sade wat nie droogtestres gehad het nie (Liu et al., 2015).
In figuur 2 kan gesien word dat daar tussen geen behandeling van die saad deur mannitol en die behandeling van saad deur 600 mM mannitol ʼn afname in ontkieming van ongeveer 55% is.
Figuur 2
Wortelontwikkeling: Die belangrikste taak van die wortelstelsels is om die plant van genoeg water te voorsien tydens groei. ʼn Goed-ontwikkelde wortelstelsel verhoog die opname van water en handhaaf die osmotiese druk in die plant. Tydens die eerste vroeë stadiums van waterstres is daar ʼn toename in wortelgroei deur die plant om beskikbare water te probeer opspoor (JALEEL et al., 2009). Die intensiteit van droogte kan bepaal word deur die ABA-inhoud van die wortels en die bogrondse gedeelte.
By baie lae waterpotensiaal in die grond word lootgroei heeltemal geïnhibeer, maar die wortels van die plant het aanhou groei (SHARP et al., 1988). Aangesien wortels nie water opneem nie, brei hulle hul lengte uit ten spyte van die deursnee van die wortel. Die wortels strek in lengte maar verminder in deursnee, soos die wortel op soek is na water. By mielieplante met ʼn waterstremming is die wortels dus baie dunner as by mielieplante sonder waterstres, wat opname are verminder.
Die sekondêre wortels wat in die bogrond groei, sal nie ontwikkel as die boonste grond droog is nie, want as hulle ontwikkel, sal dit nie van enige hulp vir die plant wees nie. Hulle sal slegs die fotosintaat gebruik wat die plant produseer, maar hulle kan niks tot die plantegroei bydra nie. Sien figuur 3.
Figuur 3
Vegetatiewe groei: Vegetatiewe groei word gesien as die groei en ontwikkeling van die bogrondse plantdele, vanaf opkoms totdat die plant reproduktief word. Die stam van die plant groei nie soos dit moet onder vogstremming nie. Onder waterstremming sal die plant baie korter wees as wat dit onder normale omstandighede sou wees. Dit is as gevolg van die feit dat watertekort selvergroting inhibeer en nie soveel seldeling laat plaasvind as gevolg van die lae turgordruk in die selle nie (JALEEL et al., 2009). Osmotiese druk is in staat om turgor vir ʼn tyd te behou om die plant te help om ʼn bietjie langer te oorleef as wat dit sou oorleef.
Goeie en optimale blaaroppervlakte en groei is baie belangrik vir fotosintese. Sonder fotosintese sal die plant nie proteïene en ander voedingstowwe kan produseer nie. Waterstres verminder die groei van blare, wat op hul beurt nie die plant van genoeg fotosintaat kan voorsien vir normale groei nie.
Die algehele bogrondse dele van mielies word deur droogte verminder. Dit beteken as jy op stadium 8 kuilvoer wou maak, sal die hoeveelheid kuilvoer baie minder wees as wat jy gehoop het (JALEEL et al., 2009).
Figuur 4: Interne verdediging van ʼn plant onder vogstremming
In figuur 4 is daar ʼn animasie wat wys wat met ʼn plant onder vogstremming gebeur. Die blare van die plant is verlep en baie kleiner as die plant wat genoeg water het. Die absisiensuur van die plant met waterstremming word getranslokeer weg van die wortels af.
Figure 5 en 6: Weeklikse blaarvergroting vir vier mieliekultivars onder 25% VWK en 100 VWK
In figuur 5 en 6 kan ʼn mens sien as die intensiteit van die droogtestres toeneem, die blaarverlenging/groei afgeneem het.
Die belangrikste ding wat in die vegetatiewe groei van plante onder waterstremming gebeur, is dat die totale blaaroppervlakte, die wortelarea en die biomassa van die plant baie kleiner is as plante sonder waterstres (CAKIR, 2004). Plante met waterstremming het inhiberende effekte op blaarontwikkeling en ʼn verminderde ligonderskepping gehad. Dit het gelei tot ʼn vermindering van biomassa en opbrengs op die einde van die dag.
*Bronne:
- ANJORIN, F.B., ADEJUMO, S.A., ARE, K.S. & OGUNNIYAN, D.J., 2017. SEEDLING ESTABLISHMENT, BIOMASS YIELD AND WATER USE EFFICIENCIES OF FOUR MAIZE VARIETIES AS INFLUENCED BY WATER DEFICIT STRESS. DE GRUYTER OPEN, 2(170), pp.21-34.
- AZARPANAH, A., ALIZADEH, O., DEHGHANZADEH, H. & ZARE, M., 2012. Investigation on yield and yield components of Zea mays L. under drought stress condition. INT J PLANT PROD, 3: 566-71.
- BENDER, R.R., HAEGELE, J.W., RUFFO, M.L. & BELOW, F.E., 2012. Nutrient Uptake, Partitioning, and Remobilization in Modern, Transgenic Insect-Protected Maize Hybrids.’ AGRON J. 105(1): 161-70.
- BEWLEY, J.D., 1997. ‘Seed Germination and Dormancy’. Plant Cell. 9: 1055-66.
- CAKIR, R., 2004. ‘Effect of water stress at different development stages on vegetative and reproductive growth of corn.’ Field Crop Res. 89,: 1-16.
- EHLERS, W. & GOSS, M., 2003. ‘Water Dynamics in Plant Production. In Water Dynamics in Plant Production’. CABI Publising,: 165-75.
- FANG, Y. & XIONG, L., 2015. ‘General mechanisms of drought response and their application’. Cell Mol Life Sci Title, 724,: 673-89.
- HANWAY, J.J., 1966. ‘How a corn plant develops.’ Iowa.
- HEARD, J., 2006. ʼnutrient accumulation and partitioning by grain corn in Manitoba. In Great Plains’. Soil Fertility Conference Proceedings. Colorado, 2006. A. Schlegel.
- JALEEL, C.A. et al., 2009. ‘Drought Stress in Plants: A Review on Morphological Characteristics and Pigments Composition’. Int. J. agric. biol., 11(1),:100 – 105.
- KHODARAHMPOUR, Z., 2012. ‘Evaluation of maize (Zea mays L.) hybrids, seed germination and seedling characters in water stress conditions’. Afri. J. Agric. Res., 7,:6049-53.
- LIU, M., MENG, L., KAICHANG, L. & NA, S., 2015. ‘Effects of Drought Stress on Seed Germination and Seedling Growth of Different Maize Varieties’. J agric Res., 7(5),: 231-40.