Evolución de la detección de la humedad del suelo
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¿Por qué medir la radiación fotosintéticamente activa (RFA)?
Los investigadores pueden utilizar la información sobre la capacidad de las plantas de interceptar y utilizar la PAR para diseñar modificaciones de la estructura del dosel que mejoren significativamente el rendimiento de los cultivos.
La fuente última de toda la energía de la Tierra es el Sol. La disponibilidad de esta energía para la mayoría de los organismos se produce a través de la fotosíntesis, la conversión deCO2 y H2Oen carbohidratos (energía almacenada) y O2. La fotosíntesis se produce cuando los pigmentos de los fotosintetizadores absorben la energía de los fotones, iniciando una cadena de acontecimientos fotoquímicos y químicos. ¿Dónde se produce este intercambio de energía y materiales? En las copas de las plantas. La cantidad de fotosíntesis que se produce en las copas depende de la cantidad de radiación fotosintéticamente activa (RFA) interceptada por las hojas de las copas.
Es más complicado de lo que cree
Se puede calcular la velocidad a la que se produce la fotosíntesis en una hoja, pero en las copas de los árboles, las hojas funcionan de forma colectiva. Extrapolar la fotosíntesis de hojas individuales a copas enteras es complejo; el gran número de hojas y su disposición en la estructura de la copa puede resultar abrumador. La superficie foliar, la inclinación y la orientación de las hojas influyen en el grado de captación y aprovechamiento de la luz.
La luz varía drásticamente en las marquesinas
La luz varía drásticamente tanto espacial como temporalmente a través de las copas de los árboles. El nivel medio de luz disminuye más o menos exponencialmente hacia abajo a través del dosel, a medida que aumenta la cantidad de superficie foliar encontrada. En algunas copas, la mayor superficie foliar se encuentra cerca del centro. Por lo tanto, el análisis de la estructura del dosel se vuelve cada vez más complejo a medida que se pasa de una sola planta a rodales de la misma planta o a comunidades vegetales, debido a la variedad de plantas y formas de crecimiento.
La absorción de la radiación y la fotosíntesis resultante dependen de la orientación de las hojas, la elevación del sol en el cielo, la distribución espectral y los múltiples reflejos de la luz, y la disposición de las hojas. Los patrones de luz y zonas de sombra pueden ser complicados y cambiar con la posición del sol. Además, la estacionalidad del follaje puede dar lugar a una interceptación de la RFA por parte del dosel bastante pequeña durante gran parte del año. La PAR también puede ser interceptada por partes no fotosintéticas de las plantas (corteza, flores, etc.).
La disposición de las hojas afecta a la interceptación de la luz
La disposición de las hojas (orientación angular) afecta a la interceptación de la luz. Las hojas de orientación estrictamente vertical u horizontal son casos extremos, pero se da una gran variedad de ángulos. Las hojas verticales absorben menos radiación cuando el sol está en un ángulo alto y más radiación cuando el sol está en un ángulo bajo; lo contrario ocurre con las hojas horizontales. La mayor capacidad fotosintética puede conseguirse cambiando de hojas casi verticales a hojas casi horizontales más abajo. Esta disposición permite una penetración eficaz del haz y una distribución más uniforme de la luz.
Leaf area index (LAI), una medida del follaje en un dosel, es la propiedad del dosel que tiene el mayor efecto sobre la interceptación de la radiación. El LAI suele oscilar entre 1 y 12. Los valores de 3 a 4 son típicos de especies de hojas horizontales, como la alfalfa; los valores de 5 a 10 se dan en especies de hojas verticales, como las gramíneas y los cereales, o en plantas con hojas muy agrupadas, como el abeto. Los LAI más altos suelen darse en los bosques de coníferas, que tienen generaciones de hojas superpuestas. Estos bosques tienen una ventaja fotosintética debido a la longevidad de las agujas individuales.
Los métodos indirectos pueden ser problemáticos
La variabilidad de la distribución de las hojas en las copas da lugar a amplias variaciones de la luz. Para determinar la luz a cualquier altura de la copa, la PAR debe medirse en varios puntos y luego promediarse. Los métodos directos de medición incluyen el uso de sensores de línea horizontal cuya salida es la media espacial sobre la longitud del sensor. La longitud adecuada del sensor o el número de puntos de muestreo depende de la distancia entre plantas. El METER ACCUPAR LP-80 dispone de una matriz de 80 fotodiodos en una sonda que puede medir la PAR media o la PAR a lo largo de segmentos específicos de la sonda.
Los métodos indirectos para medir la estructura del dosel se basan en el hecho de que la estructura del dosel y la posición solar determinan la radiación dentro del dosel. Dado que es difícil medir la distribución tridimensional de las hojas en un dosel, los modelos de interceptación de la luz y de crecimiento de los árboles suelen suponer una distribución aleatoria en todo el dosel; sin embargo, las hojas suelen estar agregadas o agrupadas.
¿Por qué medir la fotosíntesis o PAR?
La capacidad de medir la PAR ayuda a comprender los patrones espaciales únicos que tienen las diferentes plantas para mostrar superficies fotosintéticas. Dado que el uso eficaz de la PAR influye en la producción vegetal, el conocimiento de la diversidad estructural de las copas ayuda a investigar la productividad de las plantas. Un resultado: los investigadores pueden utilizar la información sobre la capacidad de las distintas plantas para interceptar y utilizar la PAR con el fin de diseñar modificaciones de la estructura de las copas que mejoren significativamente el rendimiento de los cultivos.
¿Preguntas?
Nuestros científicos cuentan con décadas de experiencia ayudando a investigadores y cultivadores a medir el continuo suelo-planta-atmósfera.
Obtenga más información sobre la medición del dosel en el siguiente vídeo. El Dr. Steve Garrity habla de Leaf Area Index (LAI). Los temas tratados incluyen la teoría en la que se basa la medición, los métodos directos e indirectos, la variabilidad entre esos métodos, los aspectos a tener en cuenta a la hora de elegir un método y las aplicaciones del LAI.
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