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Nutritive Quality of Big Bluestem (Andropogon gerardii) and Eastern Gamagrass (Tripsacum dactyloides) Exposed to Tropospheric Ozone

2006; Elsevier BV; Volume: 59; Issue: 3 Linguagem: Inglês

10.2111/05-025r2.1

1551-5028

John Lewis, Stephen S. Ditchkoff, John Lin, Russell B. Muntifering, Arthur H. Chappelka,

Bioenergy crop production and management

Tropospheric ozone (O3) is a phytotoxic air pollutant widespread in industrialized nations of the world. Ozone is produced by the photo-oxidation of hydrocarbons released into the atmosphere by combustion of fossil fuels. Studies demonstrate O3 can be transported from metropolitan areas to rural areas important to agricultural and forestry practices. Reports regarding O3 effects have focused on vegetation important to food production or agronomic crops of economic importance. However, relatively little is known about O3 effects on native plant species. The effects of tropospheric O3 on two warm-season grasses, eastern gamagrass (Tripsacum dactyloides L.) and big bluestem (Andropogon gerardii Vitman), were examined during June–September of 2003. Plants were fumigated with three levels of O3 in a randomized-block experiment with three replicates of each treatment. Grasses were grown in open-top chambers with introduced carbon-filtered (CF) air, characteristic of clean air quality; non-filtered (NF) air, representative of quality in Auburn, AL; and air with double (2×) the ambient concentration of O3. Because forage quality can be as important as quantity, we determined various effects on nutritive quality characteristics in addition to biomass yield. Big bluestem exhibited little response to O3 exposure. For eastern gamagrass, we generally found decreased nutritive quality with increasing O3 exposure as evidenced by increased concentrations of cell wall constituents and decreased concentrations of N. Regrowth of both species exhibited little treatment effect which emphasizes the importance of timing and duration of O3 exposures in relation to physiological stage of plant development. Decreased nutritive quality parameters observed for eastern gamagrass may have implications to diet selection and nutrient intake by ruminant herbivores. In addition, range managers can use species-specific information regarding O3 sensitivity to make decisions about mechanical harvesting and grazing regimes of these forages growing in areas exposed to elevated O3 concentrations. El ozono toposférico (O3) es un contaminante del aire fitotóxico ampliamente diseminado en los países industrializados del mundo. El ozono se produce por la fotooxidación de los hidrocarbonos liberados en la atmósfera por la combustión de combustibles fósiles. Los estudios muestran que el O3 puede ser transportado de las áreas metropolitanas a las áreas rurales importantes agrícola y forestalmente. Los reportes respecto al O3 se han enfocado en la vegetación importante para la producción de alimentos o cultivos agrícolas de importancia económica. Sin embargo, poco se sabe de los efectos del O3 en las plantas de especies nativas. De Junio a Septiembre del 2003 se examinaron los efectos del O3 en dos especies de zacates de estación caliente “Eastern gamagrass” (Tripsacum dactyloides L.) y “Big bluestem” (Andropogon gerardii Vitman). Las plantas fueron fumigadas con tres niveles de O3 en un experimento de bloques al azar con tres repeticiones por tratamiento. Los zacates crecieron en cámaras abiertas de la parte superior con aire circulado a través de un filtro de carbón (CF) aire limpio; aire no filtrado (NF), representativo de la calidad del aire de Auburn, AL y aire con el doble de la concentración ambiental de O3. Debido a que la calidad del forraje puede ser tan importante como la cantidad, determinamos los efectos en la calidad nutritiva, además del rendimiento de biomasa. El “Big bluestem mostró poca respuesta a la exposición de O3. En el “Eastern gamagrass” generalmente encontramos una disminución de la calidad nutritiva al incrementar la exposición al O3, evidenciado por el aumento de la concentración de los constituyentes de la pared celular y un disminución en las concentraciones de N. El rebrote de ambas especies mostró pocos efectos de los tratamientos, lo cual enfatiza la importancia de la época y duración de la exposición al O3 en relación al estado fisiológico de desarrollo de la planta. La disminución observada en los parámetros de calidad del “Eastern gamagrass” puede tener implicaciones en la selección de la dieta y consumo de nutrientes de los rumiantes. Además, los manejadores de pastizales pueden usar información especifica de especies en relación a su sensitividad al O3 para tomar decisiones respecto regimenes de cosecha mecánica y apacentamiento de estos forrajes creciendo en áreas con altas concentraciones de O3.