Total and aboveground radiation use efficiency in C₃ and C₄ grass species influenced by nitrogen and water availability

Abstract

Absorbed solar radiation and radiation use efficiency (RUE) can be used to estimate net primary productivity of terrestrial ecosystems. In ecosystems dominated by grasses, belowground productivity cannot be neglected in terms of carbon balance because of the high proportion of biomass allocated to roots. The objective of this study was to quantify total RUE (tRUE), which includes both below and aboveground biomass of two C3 (Lolium perenne and Dactylis glomerata) and one C4 (Cynodon dactylon) grass species, under four treatments with contrasting water and nitrogen availabilities. The ratios between tRUE and aboveground RUE (aRUE) for species and treatments were analyzed. The tRUE was calculated from measurements of incoming photosynthetically active radiation (PAR), the fraction of PAR intercepted and shoots and roots productivity in pot experiments. The highest tRUE values in the three species were found in the treatment without growth limitations (4.32–6.93 g MJ−1), while the lowest tRUE values were observed under water and nutrient deficits conditions (2.62–2.85 g MJ−1). Contrary to predictions from the optimization theory, one of the C3 grass species allocated relatively high biomass to the roots when water availability was high while for the C4 grass species the shoot:root ratios and the root mass fraction did not change under resource limitation conditions compared to ample resource availability. tRUE exhibited small changes in the C4 species with variations in resource availability while it did decrease substantially for the C3 species when at least one of the resources was limited. These results highlight belowground biomass importance in calculating RUE of grasses.

Soil & Water Assessment Tool (SWAT) simulated hydrological impacts of land use change from temperate grassland to energy crops: A case study in western UK

“…Pasture ( 15 (Belanger et al, 1994;Cristiano et al, 2015) 15 (SWAT) 2 (Garbulsky et al, 2010) 2 (Garbulsky et al, 2010) 2 (Garbulsky et al, 2010) 5 (Garbulsky et al, 2010) Max. leaf area index 3.5 (Asner et al, 2003;Gonzalez et al, 2013) 5 (Asner et al, 2003) Max.…”

EFICIENCIA AGRONÓMICA DE NITRÓGENO Y PRODUCCIÓN DE Cynodon plectostachyus (K. Schum.) Pilg. EN FUNCIÓN DE DOS FRECUENCIAS DE CORTE

“…En estudios realizados en zonas tropicales y subtropicales se ha encontrado que el pasto estrella presenta buen potencial de crecimiento, rendimiento y calidad nutritiva para la producción láctea, manejando los días adecuados de rotación y recuperación en conjunto con la fertilización, para optimizar su rendimiento, calidad y persistencia (López et al, 2010;Yong et al, 2012;Villalobos y Arce, 2013;2014). Las especies de pasto Cynodon son de metabolismo fotosintético C 4 , por lo que pueden acumular mayor materia seca en relación a los pastos C 3 , se cultivan ampliamente en zonas tropicales y subtropicales, y responden a la fertilización nitrogenada para incrementar el rendimiento y calidad nutritiva (Yong et al, 2014;Cristiano et al, 2015;Taffarel et al, 2016;Borges et al, 2017;Schneider et al, 2019).…”

Silvopastoral systems of the Chaco forests: Effects of trees on grass growth

“…También puede variar debido a cambios en las condiciones ambientales, como la disponibilidad de agua, la temperatura, la disponibilidad de nutrientes o la radiación incidente (Potter et al, 1993;Healey et al, 1998;Nouvellon et al, 2000) y la ontogenia de la planta (Cordon et al, 2016). El agua es considerada el principal factor que controla la tasa de acumulación de biomasa, ya que suele tener un mayor impacto en la EUR que el N o la temperatura (Piñeiro et al, 2006;Cristiano et al, 2015).…”

“…En el caso particular de las pasturas de Gatton panic (Megathyrsus maximus), uno de los recursos forrajeros más difundidos en la región chaqueña (Chiossone et al, 2014), todos los trabajos de referencia han estimado la EUR realizando las mediciones (cortes de biomasa) sobre las mismas parcelas a lo largo del tiempo considerando, de esta forma, el rebrote de las mismas (Sophnadora, 1991;Healey et al, 1998;Alexandrino et al, 2005). Dado que las plantas defoliadas, en la medida que desarrollen mecanismos de respuesta compensatoria, pueden incrementar su tasa de crecimiento relativo (Belsky, 1986;Briske, 1996;Ferraro & Oesterheld, 2002), esto podría llevar a sobreestimaciones de la PPNA y, por ende, de la EUR (Cristiano et al, 2015). Debido a esto, se torna necesaria una estimación correcta de la EUR de las pasturas que permita estimar la PPNA de este recurso.…”