آیا تنوع در ساختار ریشه می تواند توجیه کننده کارایی مصرف آب گیاه باشد؟
چکیده
تنش خشکی یک عامل محدود کننده غالب و مهم در تولید گیاهان محسوب می شود. اصلاح گیاهان زراعی با سیستم های ریشه سازگار برای جذب موثر آب یک راهبرد جدید برای افزایش مقاومت به خشکی گیاهان زراعی است. به دلیل فعل و انفعال و اثر متقابل پیچیده بین صفات ریشه و تنوع بالای شرایط هیدرولوژیکی، مدل سازی، اطلاعات مهمی را برای انتخاب ( به گزینی) مبتنی بر صفات ارایه می کند. در این مطالعه ما از یک مدل ساختار ( معماری) ریشه همراه با مدل هیدرولوژیکی خاک برای تجزیه تحلیل این که آیا یک الگوی سیستم ریشه ای سازگار به خشکی وجود دارد یا خیر و این که آیا کارایی مصرف سیستم ریشه تابعی از شرایط هیدرولوژیکی خاص است یا خیر. این کار با مدل سازی تعرق 48 ساختار ریشه در 16 سناریوی خشکی با بافت خاک ، متفاوت، توزیع بارندگی متفاوت و دسترسی به رطوبت اولیه خاک انجام شد. نتایج نشان داد که کارایی جذب آب ساختار ریشه به شدت بستگی به سناریوی هیدرولوژیکی دارد. حتی سیستم ریشه ای متراکم و عمیق از نظر حذب آب در همه سناریو های هیدرولوژیکی برتری ندارند. نتایج ما نشان می دهد که توصیف ساختاری و معماری محض برای یافتن سیستم های ریشه با عملکرد بهینه ناکافی است. نتایج نشان داد که در محیط های با بارندگی کافی قبل از فصل رشد، عمق ریشه بیانگر یک صفت کلیدی برای بررسی آبذخیره شده به خصوص در خاک های ریزبافت است. تراکم ریشه، به خصوص در نزدیکی سطح خاک، مناسب ترین صفت برای بهره برداری از صفت خاک است به خصوص زمانی که عرضه آب گیاه از طریق رویداد های بارندگی در توسعه سیستم ریشه باشد. به این ترتیب می توان نتیجه گرفت که اصلاح ریشه مبتنی بر صفت بایستی سیستم ریشه ای با سازگاری خاص با هیدرولوژی محیط هدف را در نظر بگیرد.
1-مقدمه
کمبود آب به عنوان یک تهدید جدی برای قرن بیست و یکم در نظر گرفته شده است(یونسکو 2012). امروزه، 36 درصد جمعیت جهان در مناطقی زندگی می کنند که دارای محدودیت آب می باشند( سافری و همکاران 2005).تغییرات اقلیمی موجب تغییرات بالقوه ای در قابلیت دسترسی به منابع آب برای کشاورزی شده است به طوری که کشاورزی بخش اصلی مصرف کننده آب شیرین است( وروزمارتی و همکاران 2000، هاکستراو مکونین 2012). بهره وری کشاورزی آبی و دیم نیز متغیر می باشد( هاول 2001، تارل و همکاران 2011). اسپازیتو(2013) بر لزوم رویکرد های جدید بر اساس بازخورد های گیاه- خاک برای بهبود بهره وری گیاهان تاکید کرده اند.
Abstract
Drought stress is a dominant constraint to crop production. Breeding crops with adapted root systems for effective uptake of water represents a novel strategy to increase crop drought resistance. Due to complex interaction between root traits and high diversity of hydrological conditions, modeling provides important information for trait based selection. In this work we use a root architecture model combined with a soil-hydrological model to analyze whether there is a root system ideotype of general adaptation to drought or water uptake efficiency of root systems is a function of specific hydrological conditions. This was done by modeling transpiration of 48 root architectures in 16 drought scenarios with distinct soil textures, rainfall distributions, and initial soil moisture availability. We find that the efficiency in water uptake of root architecture is strictly dependent on the hydrological scenario. Even dense and deep root systems are not superior in water uptake under all hydrological scenarios. Our results demonstrate that mere architectural description is insufficient to find root systems of optimum functionality. We find that in environments with sufficient rainfall before the growing season, root depth represents the key trait for the exploration of stored water, especially in fine soils. Root density, instead, especially near the soil surface, becomes the most relevant trait for exploiting soil moisture when plant water supply is mainly provided by rainfall events during the root system development. We therefore concluded that trait based root breeding has to consider root systems with specific adaptation to the hydrology of the target environment.
1. Introduction
Water scarcity is considered a serious threat for the 21st century (UNESCO, 2012). Currently 36% of the world population lives in regions where water is a limited resource (Safriel et al., 2005). Climatic changes may potentially vary the water resource availability for agriculture, which is the dominant user of fresh water (Vörösmarty et al., 2000; Hoekstra and Mekonnen, 2012). The productivity of both irrigated and rainfed agriculture can be expected to change (Howell, 2001; Turral et al., 2011). Sposito (2013) pointed out the need of new approaches based on plant–soil feedbacks to enhance crop productivity.
چکیده
1-مقدمه
2-مواد و روش ها
2-1 مدل رشد ریشه
2-2 مدل آب خاک
2-3 ترکیب مدل ها
2-4 سناریو های شبیه سازی
2-4-1 پارامتر های مدل رشد ریشه
2-4-2 پارامتر های مدل آب خاک
2-4-3 شرایط مرزی مدل آب خاک
2-5 تحلیل آماری
3- نتایج
3-1 ساختار و عملکرد تشابه سیستم ریشه ای
3-2 صفات ساختاری برای عملکرد ریشه: عمق در برابر تراکم
3-3 هیدرولوژیکی عرضه و ذخیره نیازمند سیستم های ریشه ای اختصاصی است
4- بحث
4-1 مدل سازی ریشه برای تحلیل اکوهیدرولوژیکی
4-2 طبقه بندی ریشه: پیش بینی عملکرد از تشابه ساختاری؟
4-3 سیستم های ریشه
5-نتیجه گیری
Abstract
Keywords
1. Introduction
2. Materials and methods
3. Results
4. Discussion
5. Conclusions
Acknowledgements
References
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه