Das Verständnis, wie Bäume Ressourcen für die Überdachung und Fruchtbildung zuweisen, ist für die Verwaltung von Obstplantagen von grundlegender Bedeutung. Macadamia-Bäume sind immergrün, können bis zu XNUMX Jahre alt werden 19 m hoch und 13 m breit und produzieren Früchte für 40-60 Jahre. Sieben Arten sind in Australien beheimatet, von denen zwei hauptsächlich in Australien, Südafrika, Kenia und den USA (insbesondere Hawaii) kommerziell hergestellt werden.

Drs Inigo Auzmendi und Jim Hanan an der University of Queensland Vorschlag eines neuen Modells namens Autonomous Units Carbon Allocation Model (AUCAM) um den dynamischen Prozess der Kohlenstoffallokation von Macadamiabäumen zu simulieren. Die Forscher enthüllten, wie sich das Blatt- und Fruchtwachstum in den inneren und äußeren Zonen des Blätterdachs unterscheidet, als sie das Baumwachstum in 3D simulierten. Die Wissenschaftler zuvor veröffentlicht Pflanzenwachstumsmodell von Avocados die den Entwicklungszeitpunkt des Blatt-Senke-Quelle-Übergangsstadiums vorhersagten.

Auzmendi und Hanan verwendeten im Open-Access ein funktional-strukturelles Pflanzenmodell L-Studio-Software. Das Modell basiert auf dem L-System, da es die Anlagenarchitektur in einer Reihe von Modulen oder L-Strings erfasst. Die Baumarchitektur basierte auf a Macadamia integrifolia Baum, der 2004 in einem Obstgarten gepflanzt wurde Beerwah (QLD, Australien).

Macadamia mit glatter Schale, Macademia integrifolia. Quelle: Wald & Kim Starr / WikimediaCommons.

Das Modell simulierte die tägliche photosynthetisch aktive Strahlung (PAR) und die Nettokohlenstoffassimilation für jedes Blatt und schätzte das potenzielle Wachstum für jedes Organ (z. B. Blattfläche, Triebe, Früchte). Die Pflanzenarchitektur wurde in autonome Einheiten in Bezug auf die Kohlenstoffzuweisung als keine Autonomie unterteilt, Einheiten, die aus dem Hauptstamm, Ästen und Zweigen wachsen. Das Fruchtwachstum basierte auf Feldbeobachtungen.

Visualisierung des Kohlenstoffsimulationsprozesses in AUCAM, die Folgendes zeigt: Kohlenstoffangebot und -nachfrage für jedes Blatt und jede Frucht; Akkumulation von Kohlenstoffangebot und -nachfrage an jedem Zwischenknoten; und die Berechnung des Angebots-Nachfrage-Verhältnisses im basalen Internodium, sowie die Übertragung des Verhältnisses auf die gesamte autonome Einheit. Quelle Auzmendi und Hanan, 2020.

Auzmendi und Hanan fanden eine hohe Ertragsvariabilität zwischen den äußeren und inneren Zonen des Kronendachs, als Zweige als autonome Einheit betrachtet wurden. Blätter im inneren Blätterdach hatten keinen großen Einfluss auf die Kohlenstoffversorgung der Bäume. Die Kohlenstoffversorgung selbst variierte während der Saison hauptsächlich aufgrund von Schwankungen des abgefangenen Lichts. Die Geschwindigkeit des Fruchtwachstums war zu Beginn der Saison langsam und verlangsamte sich erneut nach dem Platzen der sekundären Flush-Knospe.

Die Wissenschaftler erklären: „Wenn Triebe zu wachsen beginnen, konkurrieren neue Blätter mit Früchten um Kohlenstoffressourcen und ihr Schatten verringert die Lichtintensität, die ältere Blätter erreicht, wodurch die Größe und damit die potenzielle Senke, die diese Früchte in Zukunft haben könnten, weiter verringert wird.“ .

Sie kommen zu dem Schluss: „Unsere Simulationen unterstreichen die Bedeutung der spezifischen Zeiten des Wettbewerbs zwischen Frucht- und vegetativem Wachstum, wie es bereits bei Macadamia mit Zeit des Beschneidens und Fruchtwachstums beobachtet wurde“.

Der Betrieb einer Obstplantage mit 312 Bäumen pro Hektar kostet ca $3,000 bis $3,500 pro Hektar und Jahr und das Ernten, Schälen, Trocknen und Lagern kostet zusätzlich 1,000 bis 1,500 US-Dollar pro Hektar. Als Macademia integrifolia ist eine gefährdete Art in Australien, Modell von Auzmendi und Hanan kann sowohl kommerziellen Produzenten helfen als auch die Naturschutzplanung informieren.