Investigation of plant-environment interactions affecting high temperature induced reductions in cropping in everbearing strawberries (Fragaria x ananassa Duch.)

Abstract

The work in this project aimed to shed light on the basis of high temperature induced reductions in cropping in everbearing strawberries. This would enhance the understanding of the physiology of this response in everbearing strawberries, and contribute to the development of practical methods to alleviate its severity on a commercial scale. Two physiological components have been revealed by the research: first, the reduction in flower production following a high temperature episode. Secondly, post-anthesis flower abortion and the potential importance of pollen performance. In flowers which were emerging under high temperatures, pollen showed reduced germination capacity. This is suggested to be a contributory factor to the observed post-anthesis flower abortion, which resulted in significant proportions of flowers not setting fruit. As a result, the final crop did not reflect the number of flowers produced by the plant and there was a high temperature-induced cropping trough. As far as practical methods are concerned, the interaction of other environmental factors with temperature was not found to alleviate the adverse effects of high temperature on cropping. The factors studied were vapour pressure deficit in the growth environment, and osmotic potential of the substrate (electrical conductivity of the feed solution). Crop load reduction (i.e. truss removal) was also studied as a potential means of alleviating high-temperature induced cropping troughs, but the cropping patterns of treated plants did not differ significantly from those of the non-treated plants. Finally, polytunnel cooling technologies were evaluated and it was found that forced air ventilation incorporated into a tunnel with a light diffusive cladding material with a degree of internal shading up to 35% could provide temperature control. This therefore could provide the potential to reduce temperature inside polytunnels and so ameliorate cropping troughs following periods of high summer temperatures.

Οι εργασίες στο πλαίσιο της παρούσας διατριβής είχαν ως στόχο να ρίξουν φως στην φυσιολογική βάση των μειώσεων παραγωγής που προκαλούνται από τις υψηλές θερμοκρασίες σε αειφόρες ποικιλίες καλλιεργούμενης φράουλας. Ο στόχος ήταν η βελτίωση της κατανόησης της φυσιολογικής βάσης της αντίδρασης αυτής στις αειφόρες φράουλες έτσι ώστε να συμβάλλει στην ανάπτυξη πρακτικών μεθόδων για την ανακούφιση της σοβαρότητάς του φαινομένου σε εμπορική κλίμακα. Η έρευνα αποκάλυψε δύο φυσιολογικές συνιστώσες: πρώτον, τη μείωση της παραγωγής ανθέων μετά από ένα επεισόδιο υψηλής θερμοκρασίας. Δεύτερον, την αποβολή των ανθέων μετά την άνθηση και την πιθανή σημασία της απόδοσης της γύρης. Στα άνθη που εκπτύχθηκαν υπό υψηλές θερμοκρασίες, η γύρη παρουσίασε μειωμένη ικανότητα βλάστησης. Αυτό προτείνεται να είναι ένας παράγοντας που συμβάλλει στην παρατηρούμενη αποβολή των ανθέων μετά την άνθηση, η οποία είχε ως αποτέλεσμα σημαντικά ποσοστά ανθέων να μην καρποδένουν. Ως αποτέλεσμα, η τελική συγκομιδή δεν αντικατόπτριζε τον αριθμό των ανθέων που παρήγαγε το φυτό και υπήρχε μια πτώση παραγωγής προκαλούμενη από υψηλές θερμοκρασίες. Όσον αφορά τις πρακτικές μεθόδους, η αλληλεπίδραση άλλων περιβαλλοντικών παραγόντων με τη θερμοκρασία δεν βρέθηκε να μετριάζει τις δυσμενείς επιπτώσεις της υψηλής θερμοκρασίας στην καλλιέργεια. Οι παράγοντες που μελετήθηκαν ήταν το έλλειμμα ατμοσφαιρικής πίεσης στο περιβάλλον ανάπτυξης των φυτών και το οσμωτικό δυναμικό του υποστρώματος (ηλεκτρική αγωγιμότητα του διαλύματος τροφοδοσίας). Η μείωση του φορτίου της καλλιέργειας (δηλαδή η αφαίρεση ταξιανθιών) μελετήθηκε επίσης ως πιθανό μέσο για την ανακούφιση των μειώσεων παραγωγής λόγω υψηλής θερμοκρασίας, αλλά τα αποτελέσματα παραγωγής των φυτών που υποβλήθηκαν σε επεξεργασία δεν διέφεραν σημαντικά από εκείνα των μη επεξεργασμένων φυτών. Τέλος, αξιολογήθηκαν νέες τεχνολογίες ψύξης θερμοκηπίων και διαπιστώθηκε ότι ο δυναμικός αερισμός σε συνδυασμό με υλικό κάλυψης που διαχέει το φως με βαθμό εσωτερικής σκίασης έως 35% μπορεί να παρέχει έλεγχο της θερμοκρασίας. Συνεπώς, αυτό θα μπορούσε να προσφέρει τη δυνατότητα μείωσης της θερμοκρασίας στο εσωτερικό θερμοκηπίων και έτσι να βελτιώσει τις καλλιεργητικές αποδόσεις μετά από περιόδους υψηλών θερμοκρασιών του καλοκαιριού.