รูปแบบการเจริญเติบโตและสรีรวิทยาของอ้อยต่อการจำลองความแห้งแล้ง ในระบบการปลูกอ้อยข้ามแล้ง Growth and Physiological Patterns of Sugarcane Cultivars to Mimic Drought Conditions in Late Rainy Season System
##plugins.themes.bootstrap3.article.sidebar##
##plugins.themes.bootstrap3.article.main##
Abstract
ภาคตะวันออกเฉียงเหนือของประเทศไทยมีระบบปลูกอ้อยแบบข้ามแล้งและอาศัยน้ำฝนเป็นหลักทำให้อ้อยมีโอกาสประสบความแห้งแล้งในช่วงต้นของการเจริญเติบโต ดังนั้น ความเข้าใจรูปแบบการเจริญเติบโตและสรีรวิทยาที่เกี่ยวข้องกับการปรับตัวต่อความแห้งแล้งในช่วงต้นของการเจริญเติบโตจะนำไปสู่การเพิ่มศักยภาพการผลิตอ้อยในระบบนี้ได้ดำเนินการทดลองในสภาพกระถาง ณ คณะเกษตรศาสตร์ มหาวิทยาลัยขอนแก่น ใช้แผนการทดลองแบบ 2 x 5 factorial in randomized complete block design จำนวน 3 ซ้ำ โดยปัจจัย A คือ รูปแบบการให้น้ำ 2 รูปแบบ ได้แก่ 1) ให้น้ำและควบคุมความชื้นดินที่ระดับความจุสนาม (Field capacity; F.C.) และ 2) จำลองสภาพขาดน้ำในช่วงต้นของการเจริญเติบโต โดยงดให้น้ำ 45 วัน ตั้งแต่อ้อยอายุ 90-135 วันหลังปลูก ส่วนปัจจัย B
คือ อ้อย 5 พันธุ์ ได้แก่ ขอนแก่น 3 (KK 3),อู่ทอง 13 (UT 13), อู่ทอง 12 (UT 12), มข.99-03 (KKU 99-03) และ มข.99-02 (KKU 99-02) เก็บข้อมูลลักษณะการเจริญเติบโตและลักษณะทางสรีรวิทยาในช่วงที่อ้อยได้รับความเครียดจากการขาดน้ำ (ช่วง 90-135 วันหลังปลูก) และช่วงได้รับน้ำกลับคืน (ช่วง 136-180 วันหลังปลูก) เมื่ออ้อยอายุ 300 วันหลังปลูก เก็บข้อมูลจำนวนลำต่อกอและมวลชีวภาพอ้อยแต่ละพันธุ์มีรูปแบบการเจริญเติบโตและลักษณะทางสรีรวิทยาในสภาพขาดน้ำในช่วงต้นของการเจริญเติบโตแตกต่างกัน พันธุ์ KK 3มีอัตราการเพิ่มความสูงรายวันลดลงส่วนพันธุ์อื่นๆ อัตราการเพิ่มความสูงไม่แตกต่างกันระหว่างกรรมวิธีให้น้ำ แต่เมื่อได้รับน้ำกลับคืนสู่สภาพปกติอ้อยทุกพันธุ์มีอัตราการเพิ่มความสูงมากกว่าอ้อยในกรรมวิธีที่ไม่ขาดน้ำ ยกเว้นในอ้อยพันธุ์ KKU 99-03 ซึ่งพันธุ์ KK 3 มีอัตราการเพิ่มความสูงอย่างมากเมื่อเทียบกับกรรมวิธีได้รับน้ำปกติในช่วงขาดน้ำในช่วงต้นของการเจริญเติบโต ในสภาพขาดน้ำอ้อยมีทั้งพันธุ์ที่จำนวนหน่อต่อกอลดลง (KK 3,UT 13 และ KKU 99-02) และคงที่ ( KKU 99-03 และ UT12) เมื่อเทียบกับสภาพไม่ขาดน้ำ และเมื่อได้รับน้ำกลับคืนพบพันธุ์อ้อย KKU 99-02 มีจำนวนหน่อต่อกอเพิ่มขึ้น จนทำให้ไม่พบความแตกต่างกับกรรมวิธีที่ได้รับน้ำปกติ ส่วนรูปแบบของลักษณะทางสรีรวิทยา เมื่อขาดน้ำพันธุ์ KKU 99-02 มีค่าการชักนำของปากใบ และพันธุ์ UT 13, KKU 99-02 และ KKU 99-03 มีปริมาณน้ำสัมพัทธ์ในใบลดลง แต่เมื่อได้รับน้ำกลับคืนลักษณะทางสรีรวิทยาทุกลักษณะของทุกพันธุ์ในสภาพที่ผ่านการขาดน้ำในช่วงต้นไม่แตกต่างกับสภาพที่ไม่ขาดน้ำ และไม่พบความแตกต่างของค่าความเข้มของสีใบ และ คลอโรฟิลล์ฟลูออเรสเซนซ์ ระหว่างกรรมวิธีขาดน้ำช่วงต้นและไม่ขาดน้ำทั้งในช่วงที่ขาดน้ำและได้รับน้ำกลับคืน นอกจากนี้ พันธุ์ UT 12 และ UT 13 มีน้ำหนักแห้งเหนือดินลดลงเมื่อขาดน้ำในช่วงต้นของการเจริญเติบโต ส่วนพันธุ์อื่นๆ ไม่พบความแตกต่างกันระหว่างการให้น้ำ 2 กรรมวิธี อีกทั้ง ยังพบว่าความเข้มของสีใบ สูงส่งเสริมให้อ้อยแตกหน่อได้มาก และส่งผลไปสู่การมีน้ำหนักแห้งต่อกอสูงด้วย
คำสำคัญ: ความแห้งแล้งในช่วงต้นของการเจริญเติบโต การชักนำน้ำจากปากใบ จำนวนหน่อต่อกอ ปริมาณน้ำสัมพัทธ์ อัตราความสูง
In the Northeastern Thailand, Sugarcane (Saccharum officinarum L.) is largely grown in late rainy season under rain-fed conditions. In these conditions, drought is a major production constraint as it usually occurs early season drought. Thus, an understanding of the patterns of growth and physiological traits that involve adaptation to early drought leads to improve sugarcane yield productivity in these conditions. This experiment was done in pot conditions at Faculty of Agriculture, Khon Kaen University. A 2 x 5 factorial in randomized complete block design with 3 replications was used. Two water applications were assigned as the factor A, as 1) soil moisture content was controlled at field capacity (FC) level and 2) irrigation withheld from 90 to 135 days after planting (DAP) to mimic early drought in natural conditions. Five sugarcane cultivars i.e. Khon Kaen 3 (KK 3), U-Thong 12 (UT 12), U-Thong 13 (UT 13), KKU 99-03 and KKU 99-02 were assigned as factor B. Growth and physiological measurements were observed at early drought (90-135 DAP) and recovery periods (136-180 DAP). Stalk number and biomass were collected at 300 days after planting. Sugarcane lines had different patterns for growth and physiology under early drought conditions. In drought period, KK 3 decreased height rates, whereas other cultivars were no difference for height rates between two water applications. Height rates of all sugarcane lines was increased and differed with non-water stressed treatment at 105-120 DAP, excepted for KKU 99-03. KK 3 had a greatest difference in height rate between water application treatments. KK 3, UT 13 and KKU 99-02 decreased tiller number to early drought conditions, whereas KKU 99-03 and UT 12 were no difference compared with non-water stressed treatment. KKU 99-02 was only one cultivar that increase tiller number after re-watering, this leading to no difference in tiller number between two water application treatments. KKU 99-02 reduced stomatal conductance to early drought period, UT 13, KKU 99-02 and KKU 99-03 had decreased RWC when subject to early drought conditions. However, all sugarcane lines were no significant difference for all physiological traits between water applications after re-watering period. SPAD chlorophyll meter reading (SCMR) and chlorophyll fluorescence were not significant difference between the water regime treatments at drought stress and recovery periods. Moreover, UT 12 and UT 13 reduced shoot dry weight when encounter the early drought conditions, but not other cultivars. In addition, a high SCMR value contributed to high tiller number, and also conducting to high shoot dry weight.
Keywords: early drought, stomatal conductance, tiller number, relative water content, height rates
References
FAO. (2016a). Crop water information: sugarcane. Retrieved June 24, 2016 from http://www.fao.org/nr/water/cropinfo_sugarcane.html
FAO. (2016b). Chapter 6 - ETcrop - Single crop coefficient (Kc). Retrieved January 21, 2016 from http://www.fao.org/docrep/x0490e/x0490e0b.htm
Graca, J. P., Rodrigues, F. A., Farias, J. R. B., Oliveira, M.C.N., Hoffmann-Campo, C. B., & Zingaretti, S. M. (2010). Physiological parameters in sugarcane cultivars submitted to water deficit. Brazilian Journal of Plant Physiology, 22, 189-197.
Jangpromma, N., Songsri, P., Thammasirirak, S., & Jaisil, P. (2010). Rapid assessment of chlorophyll content in sugarcane using a SPAD chlorophyll meter across different water stress conditions. Asian Journal of Plant Sciences, 9(6), 368-374.
Jangpromma, N., Thammasirirak, S., Jaisil, P., & Songsri, P. (2012). Effects of drought and recovery from drought stress on above ground and root growth, and water use efficiency in sugarcane ('Saccharum officinarum'L.). Australian Journal of Crop Science, 6(8), 1298-1304.
Jongrungklang, N., Toomsan, B., Vorasoot, N., Jogloy, S., Boote, K. J., Hoogenboom, G., & Patanothai, A. (2013). Drought tolerance mechanisms for yield responses to pre-flowering drought stress of peanut genotypes with different drought tolerant levels. Field Crops Research, 144, 34-42.
Robertson, M. J., Inman-Bamber, N. G., Muchow, R. C., & Wood, A. W. (1999). Physiology and productivity of sugarcane with early and mid-season water deficit. Field Crops Research, 64(3), 211-227.
Silva, M. D. A., Jifon, J. L., Da Silva, J. A., & Sharma, V. (2007). Use of physiological parameters as fast tools to screen for drought tolerance in sugarcane. Brazilian Journal of Plant Physiology, 19(3), 193-201.
Silva, M. D. A., Jifon, J. L., Sharma, V., Silva, J.A.G., Caputo, M.M., Damaj, M.B., Guimara˜es, E.R. & Ferro, M.I.T. (2011). Use of physiological parameters in screening drought tolerance in sugarcane genotypes. Sugar Tech, 13(3), 191–197.
Turner, N. C. (1986). Adaptation to water deficits: a changing perspective. Functional Plant Biology, 13(1), 175-190.
Zhao, D., Glaz, B., & Comstock, J.C. (2010). Sugarcane Response to Water-Deficit Stress during Early Growth on Organic and Sand Soils. American Journal of Agricultural and Biological Sciences, 5(3), 403-414.