Agronomie 13 (1993) 423-431
DOI: 10.1051/agro:19930507

Growth and photosynthesis of Gossypium hirsutum L at high photon flux densities: effects of soil temperatures and nocturnal air temperatures

M. Königer and K. Winter

Lehrstuhl für Botanik , Julius-von-Sachs-Institut für Biowissenschaften, Mittlerer Dallenbergweg 64, D-97082 Würzburg, Germany

Abstract - Gossypium hirsutum, when grown under both medium (1 000-1 100 μmol m ^-2 s^-1) and high photon flux densities (PFD, 1 800 - 2 000 μmol m^-2 s ^-1) showed reduced total dry weights and total leaf areas with decreasing temperatures during the dark period (25, 15 or 10 °C), while photosynthetic capacity (PS_max) and quantum yield of photosynthetic O₂ evolution (0), as well as the light-use efficiency of photosystem II (F_V/F_M) were not affected. Maintaining a day/night soil temperature of 25 °C for one set of plants (high PFD, 34°/10 °C) resulted in a 44% increase in total dry weight, an increase in turgor pressure, but no significant change in PS_max. During another set of experiments cotton plants were cultivated at either medium PFD and 20/25 °C (day / night) air temperatures or at high PFD and either 24/25 °C or 34/25 °C air temperatures. The soil temperatures were maintained independent of the air temperatures at either 20° or 30 °C. Cultivating the plants at a soil temperature of 30° rather than 20 °C resulted in large percentage increases in total dry weight (28-55%), but did not have any impact on F_V/F_M and the pigment content of the leaves. The importance of night and rhizosphere temperatures for plant growth and development are discussed.

Résumé - Croissance et photosynthèse de Gossypium hirsutum L à hautes intensités lumineuses : effets de la température du sol et de la température nocturne de l'air. Gossypium hirsutum, cultivé sous des intensités lumineuses moyennes (1 000-1 100 μmol m ^-2 s^-1) et hautes (PFD : 1 800- 2 000 μmol m^-2 s^-1) a montré une diminution du poids sec total et des aires foliaires totales avec la baisse de températures pendant la période obscure (25 °C, 15 °C, ou 10 °C), alors que l'intensité photosynthétique (PS_max) et le rendement quantique de l'évolution de l'O₂ photosynthétique (Ø), ainsi que l'efficacité dans l'utilisation de la lumière du photosystème II (F_V/F_M) n'ont pas été touchés. Le maintien de la température jour/nuit du sol à 25 °C pour un ensemble de plantes (hautes PFD, 34/10 °C) a donné comme résultat une augmentation de 44% du poids sec total et une augmentation de la pression de turgescence, mais il n'y a pas eu de changements significatifs de la PS_max. Pendant un autre ensemble d'expériences, des plantes de coton ont été cultivées à des PFD moyennes et des températures d'air de 20/25 °C (jour/nuit) ou à des hautes PFD et à des températures d'air de 24/25 °C ou 34/25 °C. Les températures du sol ont été maintenues indépendantes de celles de l'air à 20 °C ou 30 °C. La culture de plantes à des températures du sol de 30 °C plutôt qu'à 20 °C a donné comme résultat des augmentations importantes dans le poids sec total (28-55%), mais n'a eu aucun effet sur F_V/F_M et la teneur en pigment des feuilles. L'importance des températures nocturnes et de celles de la rhizosphère pour la croissance et le développement sont discutées.

Key words: Gossypium hirsutum = cotton / growth reduction / night temperature / photosynthesis / soil temperature

Mots clés : Gossypium hirsutum = coton / réduction de la croissance / température nocturne / photosynthèse / température du sol