Ограниченное влияние затенения на физиологические показатели какао (Theobroma cacao L.) при повышенной температуре
Limited effects of shade on physiological performances of cocoa (Theobroma cacao L.) under elevated temperature
Eric Opoku Mensah, Richard Asare, Philippe Vaast, Christiana Amoatey, Bo Markussen, Kwadwo Owusu, Bismark Kwesi Asitoakor, Anders Ræbild
Аннотация (перевод)
Затенение является одним из рекомендуемых агротехнических решений для смягчения последствий теплового стресса, представляющего собой серьезную проблему для мирового производства какао. Тем не менее, число исследований, проверяющих эту гипотезу, ограничено. В данном исследовании мы оцениваем влияние тепла и затенения на физиологию какао, используя экспериментальные делянки с шестимесячными горшечными саженцами в рандомизированном полном блочном дизайне. Инфракрасные обогреватели применялись в течение одного месяца для повышения температуры листьев в среднем на 5–7 ºC (тепловая обработка) по сравнению с отсутствием нагрева (необогреваемые контрольные варианты), а затененные растения помещались под затеняющую сетку, задерживающую 60% света, по сравнению с отсутствием затенения (солнечные варианты). Растения при тепловой обработке на солнце и в тени продемонстрировали сильное снижение фотосинтеза. Измерения флуоресценции хлорофилла и кривых световой зависимости фотосинтеза показали, что тепло вызывало повреждения photosystem II и дополнительно приводило к снижению показателей максимального фотосинтеза. Температурные оптимумы для фотосинтеза находились в диапазоне 31–33 ºC лишь с небольшими различиями между вариантами обработки, и поскольку световое насыщение достигалось при низких уровнях PAR 325 – 380 µmol m −2 s −1 в тени и 427 – 521 µmol m −2 s −1 на солнце, фоновые показатели фотосинтеза были сопоставимы между вариантами на солнце и в тени. Тепловая обработка приводила к снижению концентрации хлорофилла и изменению пигментного состава, уменьшению удельной площади листьев и биомассы растений. Хотя затенение может приносить пользу саженцам какао, наши результаты указывают на то, что положительных эффектов может быть недостаточно для противодействия негативному влиянию повышенных температур на физиологию какао.
Оригинальная аннотация
Shade is one of the recommended management solutions to mitigate the effects of heat stress, which is a major challenge for cocoa production globally. Nevertheless, there are limited studies to verify this hypothesis. Here, we evaluate the effects of heat and shade on cocoa physiology using experimental plots with six-month old potted seedlings in a randomized complete block design. Infrared heaters were applied for one month to increase leaf temperatures by an average of 5–7 ºC (heat treatment) compared with no heat (unheated treatments), and shaded plants were placed under a shade net removing 60% of the light compared with no shade (sun treatments). Plants under heat treatments in sun and in shade showed severe reduction in photosynthesis. Measurements of chlorophyll fluorescence and photosynthetic light response curves indicated that heat caused damages at photosystem II and additionally resulted in lower rates of maximal photosynthesis. Temperature optima for photosynthesis were at 31–33 ºC with only small differences between treatments, and as light saturation was reached at low PAR levels of 325 – 380 µmol m −2 s −1 in shade and 427 – 521 µmol m −2 s −1 in sun, ambient rates of photosynthesis were comparable between sun and shade treatments. Heat treatments resulted in decreased concentrations of chlorophyll and changed pigment composition, reduced specific leaf areas, and plant biomass. While shade may benefit cocoa seedlings, our results indicate that the positive effects may not be sufficient to counteract the negative effects of increased temperatures on cocoa physiology.
Идентификаторы
Canonical: https://research.holos.house/w/667bca7b-22b8-40dc-91e4-f7fb1ecaab8e
DOI: 10.1016/j.envexpbot.2022.104983
OpenAlex: W4284895589