Rilevamento dell'umidità del suolo evoluto
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Perché misurare la radiazione fotosinteticamente attiva (PAR)?
I ricercatori possono utilizzare le informazioni sulle capacità delle diverse piante di intercettare e utilizzare il PAR per di intercettare e utilizzare la PAR per progettare modifiche alla struttura della chioma che migliorino significativamente la resa delle colture.
La fonte ultima di tutta l'energia sulla terra è il sole. La disponibilità di questa energia per la maggior parte degli organismi avviene attraverso la fotosintesi, la conversione diCO2 eH2Oin carboidrati (energia immagazzinata) e O2. La fotosintesi avviene quando i pigmenti dei fotosintetizzatori assorbono l'energia dei fotoni, dando inizio a una catena di eventi fotochimici e chimici. Dove avviene questo scambio di energia e materiali? Nelle chiome delle piante. La quantità di fotosintesi che si verifica nelle chiome dipende dalla quantità di radiazione fotosinteticamente attiva (PAR) intercettata dalle foglie nelle chiome.
È più complicato di quanto si possa pensare
Si può calcolare il tasso di fotosintesi di una singola foglia, ma nelle chiome le foglie funzionano collettivamente. Estrapolare la fotosintesi da singole foglie a intere chiome è complesso; l'enorme numero di foglie e la loro disposizione nella struttura della chioma possono essere schiaccianti. L'area delle foglie, l'inclinazione e l'orientamento influiscono sul grado di cattura e utilizzo della luce in una chioma.
La luce varia notevolmente nelle tettoie
La luce varia notevolmente sia spazialmente che temporalmente attraverso le chiome. Il livello medio di luce diminuisce in modo più o meno esponenziale verso il basso attraverso la chioma, all'aumentare della superficie fogliare incontrata. Per alcune chiome, la maggior quantità di superficie fogliare si verifica in prossimità del centro. Pertanto, l'analisi della struttura delle chiome diventa sempre più complessa man mano che si procede da una singola pianta a popolamenti della stessa pianta o a comunità vegetali, a causa della varietà di piante e forme di crescita.
L'assorbimento delle radiazioni e la conseguente fotosintesi dipendono dall'orientamento delle foglie, dall'altezza del sole nel cielo, dalla distribuzione spettrale e dalle riflessioni multiple della luce e dalla disposizione delle foglie. I modelli di luce e di zone d'ombra possono essere complicati e cambiare con la posizione del sole. Inoltre, la stagionalità del fogliame può determinare un'intercettazione di PAR da parte della chioma piuttosto ridotta per gran parte dell'anno. Il PAR può essere intercettato anche da parti non fotosintetiche delle piante (corteccia, fiori, ecc.).
La disposizione delle foglie influisce sull'intercettazione della luce
La disposizione delle foglie (orientamento angolare) influisce sull'intercettazione della luce. Le foglie orientate in modo strettamente verticale o orizzontale sono casi estremi, ma esiste un'ampia gamma di angolazioni. Le foglie verticali assorbono meno radiazioni quando il sole è ad un angolo elevato e più radiazioni quando il sole è ad un angolo basso; l'inverso è vero per le foglie orizzontali. La massima capacità fotosintetica si ottiene passando da foglie quasi verticali a foglie quasi orizzontali più in basso. Questa disposizione porta a un'efficace penetrazione del fascio e a una distribuzione più uniforme della luce.
Leaf area index (LAI), una misura del fogliame in una chioma, è la proprietà della chioma che ha il maggior effetto sull'intercettazione della radiazione. Il LAI è solitamente compreso tra 1 e 12. Valori da 3 a 4 sono tipici delle specie a foglia orizzontale, come l'erba medica; valori da 5 a 10 si verificano nelle specie a foglia verticale, come le graminacee e i cereali, o nelle piante con foglie molto raggruppate, come l'abete rosso. I LAI più elevati si registrano di solito nelle foreste di conifere, che presentano generazioni di foglie sovrapposte. Queste foreste hanno un vantaggio fotosintetico dovuto alla longevità dei singoli aghi.
I metodi indiretti possono essere problematici
La variabilità della distribuzione delle foglie nelle chiome comporta ampie variazioni di luce. Per determinare la luce a qualsiasi altezza della chioma, la PAR deve essere misurata in diversi punti e poi mediata. I metodi diretti di misurazione includono l'uso di sensori a linea orizzontale la cui uscita è la media spaziale sulla lunghezza del sensore. La lunghezza del sensore o il numero di punti di campionamento dipende dalla distanza tra le piante. Il METER ACCUPAR LP-80 ha un array di 80 fotodiodi su una sonda che può misurare il PAR medio o il PAR lungo segmenti specifici della sonda.
I metodi indiretti per misurare la struttura della chioma si basano sul fatto che la struttura della chioma e la posizione solare determinano la radiazione all'interno della chioma. Poiché è difficile misurare la distribuzione tridimensionale delle foglie in una chioma, i modelli per l'intercettazione della luce e la crescita degli alberi assumono spesso una distribuzione casuale in tutta la chioma; tuttavia, le foglie sono generalmente aggregate o raggruppate.
Perché misurare la fotosintesi o PAR?
La capacità di misurare la PAR aiuta a comprendere i modelli spaziali unici che le diverse piante hanno per mostrare le superfici fotosintetiche. Poiché l'uso efficace del PAR influenza la produzione vegetale, la conoscenza della diversità strutturale delle chiome aiuta la ricerca sulla produttività delle piante. Un risultato: i ricercatori possono utilizzare le informazioni sulle capacità delle diverse piante di intercettare e utilizzare il PAR per progettare modifiche alla struttura delle chiome che migliorino significativamente la resa delle colture.
Domande?
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Per saperne di più sulla misurazione della chioma, guardate il video qui sotto. Il dottor Steve Garrity parla di Leaf Area Index (LAI). Gli argomenti trattati includono la teoria alla base della misurazione, i metodi diretti e indiretti, la variabilità tra questi metodi, gli aspetti da considerare quando si sceglie un metodo e le applicazioni del LAI.
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Scaricate la "Guida completa per il ricercatore su leaf area index (LAI)".
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