Simulating growth, development, and yield of tillering pearl millet. III. Biomass accumulation and partitioning

Abstract

Pearl millet landraces from Rajasthan, India, yield signi®cantly less than improved cultivars under optimum growing conditions, but not under stressed conditions. To successfully develop a simulation model for pearl millet, capable of capturing such genotype  environment (G  E) interactions for grain yield, we need to understand the causes of the observed yield interaction. The aim of this paper is to quantify the key parameters that determine the accumulation and partitioning of biomass: the light extinction coef®cient, radiation use ef®ciency (RUE), pattern of dry matter allocation to the leaf blades, the determination of grain number, and the rate and duration of dry matter accumulation into individual grains. We used data on improved cultivars and landraces, obtained from both published and unpublished sources collected at ICRISAT, Patancheru, India. Where possible, the effects of cultivar and axis (main shoot vs. tillers) on these parameters were analysed, as previous research suggested that G  E interactions for grain yield are associated with differences in tillering habit. Our results indicated there were no cultivar differences in extinction coef®cient, RUE, and biomass partitioning before anthesis, and differences between axes in biomass partitioning were negligible. This indicates there was no basis for cultivar differences in the potential grain yield. Landraces, however, produced consistently less grain yield for a given rate of dry matter accumulation at anthesis than did improved cultivars. This was caused by a combination of low grain number and small grain size. The latter was predominantly due to a lower grain growth rate, as genotypic differences in the duration of grain ®lling were relatively small. Main shoot and tillers also had a similar duration of grain ®lling. The low grain yield of the landraces was associated with profuse nodal tillering, supporting the hypothesis that grain yield was below the potential yield that could be supported by assimilate availability. We hypothesise this is a survival strategy, which enhances the prospects to escape the effects of stress around anthesis.

Plant Biomass Productivity Under Abiotic Stresses in SAT Agriculture

“…Moreover, availability of high levels of tolerance in other species of Pennisetum (Ashraf and McNeilly 1987;1992;Muscolo et al 2003) and within the P. glaucum (Dua 1989) offers a scope for understanding the traits related to tolerance and to integrate these tolerant crop species/genotypes into appropriate management programs to improve the productivity of the saline soils. A total shoot biomass productivity ranging from 9 to 12 t ha -1 and a grain yield from 3.1 to 4.9 t ha -1 recorded in normal Alfisol fields at Patancheru, India (van Oostrom et al 2002) got reduced to an average of 3.3 t shoot biomass and 1.1 t ha -1 grain yield of 15 germplasm accessions when grown in a 10 dS m -1 saline vertisols at Gangavathi, Karnataka, India (Kulkarni et al 2006). …”

Effet de la densité de semis sur l’évolution du coefficient d’extinction de la lumière et de l’efficience de conversion du rayonnement absorbé par le couvert végétal de deux variétés de mil de longueur de cycle différente

“…La fraction du rayonnement photosynthétiquement actif incident (PAR) absorbée par le couvert (PARa) a été déterminée, en l'assimilant à la fraction interceptée par le couvert (PARi) et en négligeant la fraction réfléchie par le couvert vers le ciel (Bonhomme, 2000;Van Oosterom et al, 2002). Sous ces hypothèses usuelles, on peut écrire : (9) Il s'agit des valeurs déterminées lorsque le soleil est au zénith (Kdf midi ).…”

“…La production de biomasse chez les cultures est fonction de la quantité de rayonnement interceptée par le couvert, en relation à l'importance et à la répartition de la surface foliaire (position et orientation des feuilles), et de l'efficience de conversion de ce rayonnement en matière sèche (Norman et Arkebauer, 1991;Van Oosterom et al, 2002;Lindquist et al, 2005). On modélise cette interception, en se référant par analogie à la loi de Beer Lambert (Flénet et al, 1996;Denoroy et al, 2002).…”

“…On modélise cette interception, en se référant par analogie à la loi de Beer Lambert (Flénet et al, 1996;Denoroy et al, 2002). Cette loi fait appel à un coefficient empirique dit coefficient d'extinction de la lumière (Kdf) qui détermine la fraction du rayonnement incident intercepté par le couvert, pour un indice de surface foliaire donné (Van Oosterom et al, 2002;Ayaz et al, 2004;Anda et Loke, 2005) : PARi = PAR x (1 -exp (-Kdf x LAI)) .... (1) où PAR est le rayonnement photosynthétiquement actif incident, PARi sa part interceptée, et LAI l'indice de surface foliaire.…”

“…Alors que diverses études ont montré que le Kdf variait au cours du cycle entre 0,40 et 0,66 dans un couvert bien développé de maïs en zone tempérée (Tsubo et Walker, 2002;Birch et al, 2003;Lizaso et al, 2003;Lindquist et al, 2005), il ne semble pas exister de référence sur l'évolution du Kdf au cours du cycle pour le mil. Pour cette culture (mil) les auteurs citent des valeurs moyennes de Kdf , pour toute la période semis-floraison : on peut mentionner ainsi des valeurs moyennes de 0,29, 0,33, 0,5, 0,57 et 0,63 respectivement citées par Squire et al, (1984), Ong et Monteith (1985), Jovanovic et Annandale (1997) et van Oosterom et al (2002. Par ailleurs, ces derniers auteurs n'ont pas trouvé de différence au niveau du Kdf, entre différentes densités de semis et différents cultivars.…”