The respiration of developing potato tubers

Summary

The rate of O₂-uptake and CO₂-output, at 10°C., of tubers (var.Majestic) soon after they were formed at the end of June was about 50 ml/kg/hr, and fell during development to final values, before the death of the foliage, of the order of 4–5 ml/kg/hr. The quotient CO₂/O₂ remained within the range 0,85–1,19. The respiration of the tubers per plant calculated for field temperature, rose from about 6–7 ml/hr at the end of June to a peak value of 25–30 ml/hr in mid-August and thereafter fell.

The results given here, coupled with observations on foliage respiration, and on the effect of temperature on respiration, suggest that increased respiration plays only a minor part in the reduction in yield which is observed at high temperatures. The mechanism of this reduction is discussed.

Zusammenfassung

Die O₂-Aufnahme und CO₂-Abgabe bei 10°C durch Knollen der SorteMajestic belief sich kurz nach ihrer Bildung am Ende Juni auf ungefähr 50 ml/kg/Std. und field während der Weiterentwicklung bis zum Absterben des Krautes auf den Endwert 4–5 ml/kg/Std. (abb, 1 und 2). Der Quotient CO₂/O₂ blieb innerhalb des Bereiches von 0,85–1,19. Die Atmung aller Knollen pro Pflanze — berechnet für Feldtemperaturen — stieg von ungefähr 6–7 ml/Std. Ende Juni auf einen Höchstwert von 25–30 ml/Std. um Mitte August, wenn die Knollen sich ihrer maximalen Grösse näherten oder sie erreicht hatten, aber immer noch mit dem Blattwerk verbunden waren. Nachher fielen die Werte für die Atmung der Knollen pro Pflanze.

Die Erstellung einer Kohlenstoffbilanz ergab ungefähr, dass in der Mitte der aktivsten Periode des Knollenwachstums im Jahr 1961 die durchschnittliche tägliche, von der Pflanze assimilierte Menge von CO₂ etwa 14 g betrug. Davon wurden zirka 13% in die Trockensubstanz des Krautes eingebaut, etwa 7% wurden durch das Kraut veratmet und der Rest in die unterirdischen Teile abgeführt, wo weitere 2% für das Wachstum und die Atmung der Wurzeln und ungefähr 7% für die Atmung der Knollen verbraucht wurden. Etwas mehr als 70% gelangten in die Trockensubstanz der Knollen.

Die hier wiedergegebenen Resultate, verbunden mit Beobachtungen über die Wirkung der Temperatur auf die Atmung, deuten an, dass erhöhte Atmung nur von geringerer Bedeutung ist für die bei hohen Temperaturen beobachtete Verminderung des Ertrags. Die Art und Weise dieser Ertragseinbusse wird besprochen.

Résumé

Les quantités d'oxygène (O₂) absorbées et d'anhydride carbonique (CO₂) exhalées à 10°C, par des tubercules de la variétéMajestic sitôt après leur formation à la fin juin est d'environ 50 ml/kg/h; ces quantités tombent durant le développement, avant la mort du feuillage, à des valeurs finales de l'ordre de 4–5 ml/kg/h (fig. 1 et 2). Le rapport CO₂/O₂ restait dans les limites 0,85–1,19. La respiration des tubercules d'une plante, calculée à la température du champ, s'élevait de quelque 6–7 ml/h à la fin juin, à la valeur maximum de 25–30 ml/h à la mi-août, au moment où les tubercules avaient atteint ou presque leur grosseur maximum mais étaient encore attachés à un feuillage en fonctionnement. Après cela, la respiration des tubercules d'une plante diminuait.

Un bilan approximatif du carbone indiquait qu'à la moitié de la période la plus active de croissance du tubercule, en 1961, la quantité moyenne journalière de CO₂ assimilée par la plante était d'environ 14 g. De ceux-ci, 13% environ sont incorporés dans la matière sèche des fanes, quelque 7% sont utilisés dans la respiration des fanes, le restant étant transféré dans la partie souterraine; 2% sont alors utilisés dans la croissance et la respiration des racines, 7% environ dans la respiration des tubercules et 70% au moins sont incorporés dans la matière sèche des tubercules.

Ces résultats et ceux provenant d'observations sur l'effet de la température sur la respiration suggèrent que l'accroissement de la respiration joue seulement un rôle mineur dans la réduction de rendement observée à hautes températures. Le mécanisme de cette diminution de rendement est discuté.