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

22
Optimal flowering periods Bonnie Flohr| MSF updates, Renmark 18 February 2016 AGRICULTURE

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

Page 1: Optimal flowering periods (Renmark MRU) - Bonnie Flohr (CSIRO)

Optimal flowering periodsBonnie Flohr| MSF updates, Renmark 18 February 2016

AGRICULTURE

Page 2: Optimal flowering periods (Renmark MRU) - Bonnie Flohr (CSIRO)

Acknowledgements 

CSIRO Agriculture• James Hunt, John Kirkegaard, Brad Rheinheimer, Tony Swan

ANU• John Evans

Funding• GRDC and ANU

2 | Optimal flowering periods|  Bonnie Flohr

Page 3: Optimal flowering periods (Renmark MRU) - Bonnie Flohr (CSIRO)

PART 1:Defining optimal flowering periods

Optimal flowering periods|  Bonnie Flohr3 |

Page 4: Optimal flowering periods (Renmark MRU) - Bonnie Flohr (CSIRO)

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

Page 5: Optimal flowering periods (Renmark MRU) - Bonnie Flohr (CSIRO)

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

Page 6: Optimal flowering periods (Renmark MRU) - Bonnie Flohr (CSIRO)

• 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

Page 7: Optimal flowering periods (Renmark MRU) - Bonnie Flohr (CSIRO)

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

Page 8: Optimal flowering periods (Renmark MRU) - Bonnie Flohr (CSIRO)

Method

8 |

Applied frost and heat reducing rules;

Frost yield reductionMinimum temperature between 0 and 2°C during Zadoks stage 60‐69 = 10% yield lossMinimum temperature between ‐2 and 0°C during Zadoks stage 60‐75 = 20% yield lossMinimum temperature less than ‐2°C during Zadoks stage 60‐79 = 90% yield loss

Heat yield reductionMaximum temperature between 32 and 34°C during Zadoks stage 60‐79 = 10% yield lossMaximum temperature between 34 and 36°C during Zadoks stage 60‐79 = 20% yield lossMaximum temperature more than 36°C during Zadoks stage 60‐79 = 30% yield loss

Optimal flowering periods|  Bonnie Flohr

(Bell et al., 2015)

Page 9: Optimal flowering periods (Renmark MRU) - Bonnie Flohr (CSIRO)

9 |

APSIM sites‐ SE Australian wheat belt

Optimal flowering periods|  Bonnie Flohr

Page 10: Optimal flowering periods (Renmark MRU) - Bonnie Flohr (CSIRO)

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

Page 11: Optimal flowering periods (Renmark MRU) - Bonnie Flohr (CSIRO)

Optimal flowering periods

11 |

9 ‐29 September

Lameroo

Optimal flowering periods|  Bonnie Flohr

Waikerie

23‐ 29 August

Page 12: Optimal flowering periods (Renmark MRU) - Bonnie Flohr (CSIRO)

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

Page 13: Optimal flowering periods (Renmark MRU) - Bonnie Flohr (CSIRO)

PART 2: Ways to hit the 

optimal flowering period

13 |

Page 14: Optimal flowering periods (Renmark MRU) - Bonnie Flohr (CSIRO)

• 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

Page 15: Optimal flowering periods (Renmark MRU) - Bonnie Flohr (CSIRO)

• 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 MayParuna > x <Lameroo > x x <Waikerie > x <

= problematic is large sowing programs

Page 16: Optimal flowering periods (Renmark MRU) - Bonnie Flohr (CSIRO)

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

Page 17: Optimal flowering periods (Renmark MRU) - Bonnie Flohr (CSIRO)

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

Page 18: Optimal flowering periods (Renmark MRU) - Bonnie Flohr (CSIRO)

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

Page 19: Optimal flowering periods (Renmark MRU) - Bonnie Flohr (CSIRO)

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

Page 20: Optimal flowering periods (Renmark MRU) - Bonnie Flohr (CSIRO)

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

Page 21: Optimal flowering periods (Renmark MRU) - Bonnie Flohr (CSIRO)

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

Page 22: Optimal flowering periods (Renmark MRU) - Bonnie Flohr (CSIRO)

22 |

OFP is independent of cultivar maturity type

Mid‐ fast spring

Wintervery slow spring

Optimal flowering periods|  Bonnie Flohr