Deur Agri Technovation Plant Fisioloog Wilmé Brown en Hoof van ITEST™CARBOHYDRATES Dr. Elmi Lötze
Koolhidrate word vervaardig tydens fotosintese: die proses waartydens plante sonlig omskakel na energie vir plantontwikkeling. Suikers word dan getranslokeer na en verbruik deur plantorgane, of alternatiewelik as stysel in die plant gestoor. Stysel word nie net in blare gestoor nie maar hoë vlakke van stysel kom ook in die stingel en wortels van grane voor. Suiker en stysel is die twee koolhidraatkomponente wat die graanvultempo, -persentasie en graangewig beïnvloed en uiteindelik, ook die opbrengs.
Klimaatsfaktore wat koolhidrate beïnvloed
Die koolhidraatstatus van ’n plant word direk en indirek deur die klimaat beïnvloed. Die beskikbaarheid van sonlig het ’n direkte invloed op fotosintese, die sogenaamde “koolhidraatfabriek”. Gedurende die nag vind geen fotosintese plaas nie. Temperatuur het weer ’n direkte invloed op huidmondjiegeleiding. Te hoë of te lae temperature (gewas spesifiek) verlaag fotosintese en verminder dus die hoeveelheid koolhidrate wat gevorm word. Faktore wat koolhidrate op indirekte wyse beïnvloed sluit in nagtemperature, wat die omskakeling van stysel na suikers reguleer, daglengte (dag:nag ure) wat bepaal hoeveel koolhidraatreserwes gebruik word en die beskikbaarheid van water, wat die effektiwi- teit van fotosintese beïnvloed. ’n Kombinasie van droogte en hoë tempera- ture verlaag groei, verhaas blom en verkort die graanvulperiode. Dit gee aanleiding tot lae set en graanmassa, wat dan ook die finale opbrengs negatief beïnvloed. By lae tempera- ture is daar ’n merkbare akkumulasie van koolhidrate in die stingel, waar laasgenoemde ’n primêre stoororgaan by grane is.
Lig en temperatuur na blom beïnvloed saad- vorming. Die kombinasie van hoë ligintensiteit en lae temperature verhoog die aantal sade per aar, aangesien hierdie weersomstandig- hede gunstig vir koolhidraatakkumulasie is. In die geval van hoë temperature (meer stres) is daar ’n noue verband tussen die aantal are en die grootte van die are. Die herverspreiding van koolhidrate neem toe by hoër temperature en hierdie vervoer van suikers duur voort totdat die voginhoud van die plant ’n vlak van ongeveer 40% bereik het. Temperature tot en met 20 °C is gunstig vir stysel- en proteïensintese, maar raak meer ongunstig soos temperature verder styg. Die nadelige hoër temperature het ’n groter (negatiewe) impak op styselsintese as op proteïen- sintese. Dus sal hoër temperature ook ’n toe- name in die stikstofinhoud van saad veroorsaak. Hoë temperature na blom is ongunstig want dit verhaas die veroudering van die plant, verkort die groeiperiode en lei tot ’n afname in graanopbrengs.
Proteïene en koolhidrate
Proteïene en koolhidrate speel beide ’n rol in graankwaliteit, alhoewel proteïensintese en styselsintese nie noodwendig deur dieselfde faktore beïnvloed word nie. Warmer weer gaan meer gunstig wees vir proteïensintese as vir styselsintese en dus die N-inhoud van die saad verhoog. Hoë vlakke van proteïene en koolhidrate in die vegetatiewe organe verleng die saadvul- periode en verhoog ook die waterinhoud van die saad. Hoër proteïenvlakke kan die fotosin- tetiese aktiwiteit van blare verhoog, wat dan lei tot verhoogte wortelaktiwiteit vanweë al die beskikbare koolhidrate. As die suikerkompo- nent in koolhidrate te laag raak in plante met hoë N-vlakke, mag die gebrekkige herver- spreiding daarvan tot ’n verlaging in opbrengs lei, ten spyte van ’n hoër biomassa. Die koolhi- draat-tot-proteïene verhouding en die same- stelling van die koolhidraatkomponent is dus baie belangrik vir graankwaliteit en opbrengs.
Translokasie van koolhidrate en graanvul
Translokasie
Sade is die primêre koolhidraatsink van graanplante. Die mate van sink-aktiwiteit wat plaasvind word bepaal deur die aanwesigheid van ensieme wat suiker metaboliseer. Kool- hidrate wat tydens graanvul deur die plant benodig word, word deur twee bronne verskaf naamlik fotosintaat en gestoorde koolhidraat- reserwes. Fotosintaat, wat deur die blare geproduseer word, is die primêre bron wat 85-90% van die koolstof (C) wat vir graanvul benodig word opmaak, terwyl 10-15% van die koolstof vanaf die gestoorde reserwes in die vegetatiewe organe verkry word. Die suikers afkomstig van fotosintese is meestal sukrose en word deur die floëem sifselle vervoer via die apoplastiese of simplastiese roete.
Hierdie translokasie word gevolg deur ’n omskakeling van suiker na stysel in die sade. Vir translokasie van fotosintaat vanaf die foto- sinterende blare is dit belangrik dat die blare vir so lank as moontlik gesond en aktief is. Vir translokasie om plaas te vind vanaf die vege- tatiewe stoororgane, is die styselvlakke in die stingel van die plant weer van belang. Vanweë die gunstige verband tussen stingelkoolhidrate en opbrengs, is die akkumulasie van koolhi- draatreserwes in die stingel ’n faktor waarop gefokus moet word.
Graanvul
Graanvul is ’n lang fase wat begin by blom en sluit die volgende drie stadia van plant- ontwikkeling in:
- Seldeling
- Droë massa-akkumulasi volwassewording
- Veroudering
Graanvul bestaan grootliks uit twee prosesse: proteïen en koolhidraat-akkumulasie en -omskakeling. Koolhidrate moet verkry word uit C02 assimilasie (fotosintese) en die koolhidraatreserwes in die stingel (Figuur 1).
Die sink- of stoorkapasiteit vir fotosintaat tydens die graanvulfase word hoofsaaklik bepaal deur die mate van C- en N-assimilasie wat voor blom plaasvind. Die stikstofkomponente vir groei word hoofsaaklik verskaf deur die vegetatiewe organe en minimaal deur na-blom opname. ’n Verhoging in temperatuur sal stikstof- en koolhidraatakkumulasie verhoog, maar ’n hoë groeitempo kan slegs gehandhaaf word as vol- doende fotosintaat beskikbaar is. Dit is waarom hoë temperature maklik kan lei tot die uitput- ting van die koolhidraatreserwes in die stingel.
Slegs ’n beperkte aantal blomme op ’n aar set en ontwikkel in ’n saad (2-4/9). Die tempo waarteen endospermselproduksie plaasvind, is afhanklik van die hoeveelheid beskikbare koolhidrate in die plant gedurende set en aarontwikkeling, asook die invloed van fitohor- mone. As die klimaat, plantvoeding en toegang tot water optimaal vir die plant is, word opbrengs geaffekteer deur die plant se stoor- kapasiteit, eerder as deur die vervaardiging van fotosintaat. ’n Tekort aan water gedurende graanvul sal tot gevolg hê dat die vervoer van stikstof (65 tot 80%) vanaf die vegetatiewe organe onderbreek word, wat tot vroeë veroudering van die foto- sinterende organe sal lei. Die sade vul dus nie volledig nie, wat veroorsaak dat die are ’n hoë proteïeninhoud en lae droë gewig het.
Ten einde volledige graanvul suksesvol te bereik, is optimale fotosintese asook die akkumulasie van voldoende koolhidrate in die ve- getatiewe organe voor en na blom nodig. In die geval van besproeiing kan die beskikbaarheid van water gereguleer word. By droëlandverbouing egter, naas planttyd en saadbron, kan slegs plantvoeding aangepas word. Dit kan gedoen word deur die koolhidraatinhoud van monsters wat op spesifieke tye geneem word, te meet en te vergelyk. Hierdie resultate kan óf aandui dat die reserwestatus van die plant voldoende is vir optimale graanvul onder die heersende omstandighede, óf dat daar ’n koolhidraattekort is wat met blaarbespuitings aangespreek kan word.
Tyd van monsterneming
- Twee weke voor stingelverlenging: Onvoldoende koolhidrate tydens hierdie periode kan minder syhalms tot gevolg hê.
- Vlagblaar: Hoë koolhidraatvlakke tydens vlagblaar kan die aantal pitte in die syare verhoog.
- Aarverskyning: Koolhidrate word gedurende aarverskyning vervoer na sinke vir ontwikkeling en dien ook as ’n buffer teen strestoestande.
Meet en moniteer koolhidraatvlakke vir effektiewe bestuur:
ITEST™CARBOHYDRATES
Tydens die vegetatiewe en reproduktiewe stadiums word koolstof geassimileer en tydelik in die stingel, wortels en blare gestoor. Van hier af kan koolhidrate weer getranslokeer word na die ontwikkelende are wat energie benodig vir ontwikkeling. Blare is nie die primêre stoororgaan in grane nie. Dit is egter steeds belangrik om blaarmon- sters deur die seisoen te neem ten einde die bydrae van fotosintese te bepaal.
Die primêre stoororgane van stysel in graan is die wortels en stingel. Meting en monitering van die styselvlakke in hierdie organe op kritiese stadiums in die seisoen kan ’n aanduiding gee van die opbrengspotensiaal. Dit is vanweë die feit dat voldoende stingelkoolhidrate die tempo van graanvul versnel, asook die graan- vulpersentasie en graangewig verhoog. Die ITEST™CARBOHYDRATES-ontleding maak dit moontlik om koolhidraatvlakke op die korrekte tye te meet en te monitor.
Koolhidraatvlakke kan deur verskeie faktore beïnvloed word en daarom is dit belangrik om vlakke te meet op spesifieke tye deur die seisoen. Die ITEST™CARBOHYDRATES-diens bied pro- dusente die geleentheid om koolhidraatvlakke te meet, waarna die nodige aanpassings gemaak kan word om die vlakke in die verskillende organe te verhoog sodat optimale opbrengste behaal kan word.
