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Optimal flowering periods (Renmark MRU) - Bonnie Flohr (CSIRO)

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Why optimal flowering periods?
• Autumn rainfall decline (Cai et al. 2012)
• At least partly attributable to anthropogenic climate change (Cai et al.2013) and results in the systems which bring the ‘autumn break’ to SEAustralia being less frequent (Pook et al. 2006, 2009)
• Sowing dates required for current cultivars to achieve optimal flowering periods coincide with marked rainfall decline which has regionally reduced yield
• In addition, > farm size and > extreme spring weather
• Farmers need new cultivar x management strategies to stabilise flowering time

Veröffentlicht in: Wissenschaft
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Optimal flowering periods (Renmark MRU) - Bonnie Flohr (CSIRO)

  1. 1. Optimal flowering periods Bonnie Flohr| MSF updates, Renmark  18 February 2016 AGRICULTURE
  2. 2. Acknowledgements  CSIRO Agriculture • James Hunt, John Kirkegaard, Brad Rheinheimer, Tony Swan ANU • John Evans Funding • GRDC and ANU 2 | Optimal flowering periods|  Bonnie Flohr
  3. 3. PART 1: Defining optimal  flowering periods Optimal flowering periods|  Bonnie Flohr3 |
  4. 4. Why optimal flowering periods? • Autumn rainfall decline (Cai et al. 2012) • At least partly attributable to anthropogenic climate change (Cai et al.  2013) and results in the systems which bring the ‘autumn break’ to SE  Australia being less frequent (Pook et al. 2006, 2009) • Sowing dates required for current cultivars to achieve optimal flowering  periods coincide with marked rainfall decline which has regionally  reduced yield • In addition, > farm size and > extreme spring weather • Farmers need new cultivar x management strategies to stabilise  flowering time 4 | Optimal flowering periods|  Bonnie Flohr
  5. 5. Wheat’s optimal flowering period (OFP) 5 | • Water stress • Heat stress • Frost • Disease • Inadequate  growth OFP • Critical for yield • A compromise of all  factors • Highest yields come  with ~5‐10% frost  damage Optimal flowering periods|  Bonnie Flohr
  6. 6. • Previously optimal flowering periods have been defined by last  spring frost and first heat event  • Impact of seasonal water supply on optimal flowering period has  been overlooked • Using APSIM to model yield combines historic weather records  (including water availablity), biomass accumulation and  temperature to identify optimal flowering period = novel  approach Things to consider in optimal flowering periods 6 | Optimal flowering periods|  Bonnie Flohr
  7. 7. Method • Key inputs for model – Year duration (1963‐2013) – MET file for site (SILO) – Soil file for site  – Management: TOS (April 1‐ July 15) – Fertiliser – Irrigation – Variety (mid‐fast) 7 | Optimal flowering periods|  Bonnie Flohr
  8. 8. Method 8 | Applied frost and heat reducing rules; Frost yield reduction Minimum temperature between 0 and 2°C during Zadoks stage 60‐69 = 10%  yield loss Minimum temperature between ‐2 and 0°C during Zadoks stage 60‐75 = 20%  yield loss Minimum temperature less than ‐2°C during Zadoks stage 60‐79 = 90% yield  loss Heat yield reduction Maximum temperature between 32 and 34°C during Zadoks stage 60‐79 = 10%  yield loss Maximum temperature between 34 and 36°C during Zadoks stage 60‐79 = 20%  yield loss Maximum temperature more than 36°C during Zadoks stage 60‐79 = 30% yield  loss Optimal flowering periods|  Bonnie Flohr (Bell et al., 2015)
  9. 9. 9 | APSIM sites‐ SE Australian wheat belt Optimal flowering periods|  Bonnie Flohr
  10. 10. 10 | Optimal flowering  period =25 August  to 3 September Optimal flowering periods 15 day rolling mean +ve standard deviation  (variation) ‐ve standard deviation  (variation) Optimal flowering  period (95% of  achievable yield) Optimal flowering periods|  Bonnie Flohr
  11. 11. Optimal flowering periods 11 | 9 ‐29 September Lameroo Optimal flowering periods|  Bonnie Flohr Waikerie 23‐ 29 August
  12. 12. A trade off… drought, frost and heat 12 | Flowering date Yield (kg/ha) Mean peak APSIM 9-Aug 2456 Mean peak frost and heat reduced 25-Aug 1819 Frost and heat index interception 8-Sep N/A Waikerie Optimal flowering periods|  Bonnie Flohr
  13. 13. PART 2:  Ways to hit the  optimal flowering  period 13 |
  14. 14. • Trial in Temora, NSW • 4 times of sowing x 20 cultivars of varying maturity Ways to hit the flowering window 14 | Optimal flowering periods|  Bonnie Flohr
  15. 15. • 1. Sowing date Ways to hit the optimal flowering period 15 | Reference: NVT, Victorian Winter Crop Summary 2015 Optimal flowering periods|  Bonnie Flohr APSIM sowing date range for peak average yield (OFP)‐ mid‐fast maturity wheat Location April May Paruna > x < Lameroo > x x < Waikerie > x < = problematic is large sowing programs
  16. 16. Ways to hit the flowering window • 2. Genetics x Management  16 | Early sowing with slow developing cultivars will  not be adopted in the majority of the Australian  wheat belt (WA, SA, Vic) until there is a winter  wheat that is as high yielding as current elite fast  developing spring wheat cultivars e.g. Mace,  Corack  Optimal flowering periods|  Bonnie Flohr
  17. 17. SA, WA & NW Vic need a fast maturing winter  wheat 17 | Mace Vrn‐A1 Vrn‐B1 Vrn‐D1 v a v Krichauff Vrn‐A1 Vrn‐B1 Vrn‐D1 b v v Peake Vrn‐A1 Vrn‐B1 Vrn‐D1 a v v X Or Fast winter wheat Vrn‐A1 Vrn‐B1 Vrn‐D1 v v v 25% of F2 progeny Optimal flowering periods|  Bonnie Flohr
  18. 18. Fast winter wheat: RAC2341 • RAC2341‐ AGT Roseworthy breeding program – vav x avv • 70% Mace  • Responds to vernalisation  – Requires cold temperature accumulation to initiate flowering, fast‐spring  wheats have a very low requirement   • Fast to develop once vernalised  • 4 x experimental sites in GRDC early sowing project‐ James Hunt • Temora 18 | Optimal flowering periods|  Bonnie Flohr
  19. 19. Temora results 2015 19 | Grain yield (t/ha) Time of sowing Cultivar 17‐Apr 27‐Apr 7‐May 15‐May Wedgetail 4.3 4.1 3.7 3.2 RAC2341 5.5 4.9 4.4 4.3 Gregory 4.7 4.8 3.9 3.8 Condo 4.7 5.8 4.9 4.4 P‐value <0.001 LSD (p=0.05) 0.4 Optimal flowering periods|  Bonnie Flohr
  20. 20. Temora 2015 20 | RAC2341 (fast winter), a broad sowing window (17 April‐ 15 May) same flowering date Optimal flowering periods|  Bonnie Flohr Optimal flowering  period
  21. 21. Key points • Consider spring drought (seasonal water supply) as an important  determinate of the optimal flowering period, along side frost and  heat • There is less flexibility in time of sowing with fast maturing wheats  to achieve the optimal flowering period than thought, timely  sowing cultivars to your environment is key to achieving optimal  flowering periods and yield • Varieties that can respond to the environment (e.g. RAC2341) can  hit the optimal flowering period across multiple sowing dates  (=flowering date stability), increasing yield and system flexibility in  a variable climate 21 | Optimal flowering periods|  Bonnie Flohr
  22. 22. 22 | OFP is independent of cultivar maturity type Mid‐ fast spring Winter very slow spring Optimal flowering periods|  Bonnie Flohr